Винтерм

Устройство и принцип работы вакуумного коллектора

Цены на традиционные энергоносители – газ и электричество – постоянно растут, что приводит к закономерному негодованию граждан. Отказаться от них вряд ли получится, а вот минимизировать, покупая и устанавливая вакуумные солнечные коллектора. Они эффективно преобразовывают энергию солнца в тепло, работая с КПД порядка 70%. Одним из основных преимуществ такого устройства является возможность работы при любых погодных условиях зимой и летом.

В процессе создания различных солнечных нагревательных элементов и систем одним из ключевых вопросов было максимальное поглощение и удержание тепла – аккумуляция (до 95%). Ставка на вакуум был сделана потому, что он имеет феноменальные теплоизоляционные качества. Вторым проблемным моментом было создание и удержание вакуума, хотя бы на уровне 300 мбар. 

Конструкция солнечного вакуумного коллектора

Таким образом были разработаны трубчастые коллектора, у которых с поддержкой вакуума все порядке. Такая тепловая труба состоит из внешней и внутренней оболочек (колбы), между которыми сохраняется достаточное разрежение. Подобная конструкция, чем то напоминающая обычный термос, отличается тем, что теплоноситель можно разогреть до 200..300°C. Для того, чтобы была возможность уловить солнечные лучи, на внутренних стенках трубки нанесено высокоселективное покрытие.

Вакуумная гелиосистема трубчатого типа представляет собой рамную конструкцию, которая предназначена для фиксации самих коллекторов и основного теплообменника (manifold), с которым они связаны. Для установки на крыше или другой поверхности предусмотрен надежный крепеж. Такой модульный принцип позволяет собирать нагреватель постепенно, значительно упрощая и повышая безопасность работ.

Классификация
На рынке Украины можно купить вакуумные солнечные коллектора, которые отличаются между собой конструкцией самой вакуумной трубки и основного теплообменника. Чаще всего используются четыре основных типа коллекторов:
• Коаксиальные прямого нагрева. Это упоминаемая ранее стеклянная колба с нанесенным на внутренней стороне светопоглощающим покрытием. Внутри колбы циркулирует вода, которая разогревается от контакта со стенкой (от сюда и название). Это бюджетный вариант, который, учитывая использование воды, может быть использованным только в теплый сезон;
• Коаксиальные heat-pipe. Для этого типа характерно наличие внутри вакуумной трубки промежуточного теплообменника (heat-pipe), сообщенного посредством пайки с основным manifold. Такая схема позволяет работать гелиосистема под давлением в любой сезон года;
• Коаксиальные U-type. По аналогии с предыдущим типом такие вакуумные солнечные коллектора используют промежуточный теплообменник U-образной формы. Подобная система обладает одним серьезным недостатком - невозможностью раздельного монтажа или замены трубок;
• Перьевые. В отличие от предыдущих вариантов коллекторов, здесь промежуточный теплообменник имеет не цилиндрический, а плоский профиль. Он куда более эффективен, но также "хромает" в плане монтажа и замены, как и U-type.

Современные вакуумные солнечные коллектора способны разогревать теплоноситель вплоть до температуры кипения, в большинстве своем неприхотливы к погодным условиям и обладают довольно высоким КПД (свыше 70%).