Inhalt
Die Maximierung des Einsatzes alternativer Energiequellen im Alltag ist eine Schlüsselaufgabe, an der die Ingenieure ständig arbeiten. Und in dieser Hinsicht haben sie bedeutende Ergebnisse erzielt, indem sie regelmäßig alle neuen Geräte eingeführt haben, die es ermöglichen, ein komfortables Leben zu organisieren, wobei der Verbrauch traditioneller Elektrizität erheblich reduziert wird. Eine dieser interessanten Entwicklungen ist der Vakuumsolarkollektor. Die Kenntnis des Geräts und des Funktionsprinzips des Geräts hilft dabei, seine Vorzüge besser zu kennen und den Zweck des Alltags zu bestimmen..
Ernennung und Anordnung der Ausrüstung ↑
Das Design von Solarkollektoren ist sehr unterschiedlich. Dies können Flach- oder Vakuumheizungen sowie Geräte sein, bei denen Luft als Wärmeträger anstelle von Wasser verwendet wird. Wir werden im Detail auf die Vakuummodifikation eingehen, da dieser Solarkollektortyp einen hohen Wirkungsgrad und eine Reihe weiterer unbestreitbarer Vorteile aufweist.
Der Zweck des Vakuumkollektors, dessen Arbeit auf der Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärmeenergie beruht, hat einen weiten Variationsbereich. Der größte Bedarf wird beobachtet, wenn Wasser in erheblichen Mengen erwärmt werden muss. Ein Schritt weiter unten ist das Ziel, die Raumheizung durch die Installation von Solaranlagen in Form eines Vakuumkollektors zu organisieren. Er kann das Wasser im Pool erwärmen oder in der kalten Jahreszeit einen warmen Boden bereitstellen. Ein wichtiger Aspekt beim Betrieb des Solarkollektors ist seine Umweltfreundlichkeit und Sicherheit..
Der Hauptunterschied zwischen Vakuumheizgeräten und anderen Designs von Solarkollektoren besteht im Vorhandensein fester Glasröhren auf der Grundplatte. Als Material wird Borosilikatglas verwendet, das sich durch eine erhöhte Festigkeit und die Erhaltung der optischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum auszeichnet. Für die Beschichtung wird eine spezielle Substanz verwendet, die das Sonnenlicht anzieht. Ein kleineres Produkt befindet sich im größeren Rohr, der Raum zwischen ihnen ist mit Vakuum gefüllt.
Am Boden der Röhre befindet sich eine spezielle Flüssigkeit, die unter dem Einfluss von Sonnenenergie in Dampf umgewandelt wird und aufsteigt, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung des Wassers im Vakuumverteiler gewährleistet wird. Das Gerät ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Funktionsprinzip ↑
Das Vorhandensein in der Konstruktion des Vakuumraums gewährleistet den Betrieb des Solarkollektors nach dem Prinzip einer Thermoskanne. Grundlegende Elemente der Ausrüstung umfassen hauptsächlich die folgenden Teile:
- Kollektor;
- ein Wärmespeicher, ein Wassertank wirkt oft in seiner Rolle;
- Wärmetauscherkreislauf;
- Temperatursensoren;
- Empfänger.
Wir analysieren die Funktionen jedes Teils im Detail. Der Empfänger besteht aus Kupfer, das mit einer Polyurethanmethode isoliert ist. Zusätzlichen Schutz bietet eine eloxierte Aluminiumbeschichtung. Durch sie wird Wärmeenergie zugeführt. Wenn im Empfänger eine Fehlfunktion festgestellt wird, läuft der Austauschvorgang reibungslos ab und es ist nicht erforderlich, die Flüssigkeit aus dem Wärmetauscher abzulassen.
Am Ende der Vakuumröhren des Solarkollektors und auf der Rückseite des Heizgeräts sind Temperatursensoren installiert. Anhand ihrer Anzeigen wird die Umwälzpumpe betrieben.
Das Funktionsprinzip der Solarheizung ist wie folgt:
- Eine nicht gefrierende Flüssigkeit wirkt als Kühlmittel, das durch die obere Zone des Geräts Wärmeenergie absorbiert, die von speziellen Spitzen aus Kupferlegierungen erzeugt wird.
- Durch Anwenden des Spulenmechanismus im Antrieb des Vakuumsolarkollektors wird die Flüssigkeit erwärmt.
- Die Wärmeübertragung in einem geschlossenen Kreislauf wird durchgeführt, bis der Grad der Flüssigkeit selbst höher ist als die Temperatur des Wassers im Speichertank.
Faktoren, die die Betriebsdauer eines solchen Systems bestimmen, sind die Temperaturindikatoren der Atmosphäre und die Dauer der Tageslichtstunden..
Vakuumspeicher, die die Energie des Sonnenlichts nutzen, werden direkt und indirekt mit Wärme versorgt. Die erste Version von Vakuumkollektoren zeichnet sich durch die Verwendung von Wasser als Kühlmittel aus und wird daher als saisonale Ausrüstung mit Solarenergie bezeichnet. Im zweiten Fall ist ein ganzjähriger Betrieb des Gerätes möglich.
Installationsfunktionen ↑
Die Einhaltung der Empfehlungen zur Installation eines Vakuumkollektors ist der Schlüssel zum hocheffizienten Betrieb der Solarheizung. Der richtige Ort sorgt für eine Erwärmung der Flüssigkeit in der kalten Jahreszeit um 50-60%, für den Sommer beträgt diese Zahl 100%.
Für diese Zwecke sind verzinkte Stahl- oder Polymerrohrleitungen nicht geeignet. Edelstahl oder Kupfer ist das optimale Material. Also, worauf sollten Sie achten:
- Bei der Montage auf dem Dach von Bauwerken entspricht der Neigungswinkel des Vakuumverteilers zum Horizont dem geografischen Breitengrad des Gebiets.
- Die Platzierung in den offenen Räumen einer Solarheizung sollte in der Nähe von Gebäuden erfolgen, die Wärme verbrauchen.
- Schattierungsfaktoren sollten ausgeschlossen werden.
- Solarkollektoren erreichen maximale Effizienz, wenn der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen 90 beträgtÜber.
Es ist jedoch schwierig, diesen Zustand aufgrund der konstanten Bewegung des Vakuumheizgeräts relativ zum Sonnenlicht zu erreichen. Die ideale Lösung für dieses Problem ist die Installation eines mobilen Kollektors, der dank der Rotationsfunktion hinter der Sonne den erforderlichen Neigungswinkel beibehält. Die Kosten für solche Geräte sind jedoch unerschwinglich hoch, weshalb es viel rentabler ist, Vakuumkollektoren zu betreiben, die technisch einfacher sind.
Bei der Auswahl eines Neigungswinkels werden sie vom Hauptzweck der Solarheizung geleitet, während die Richtung nach Süden ausgewählt wird. Die maximale Abweichung sollte 30 nicht überschreitenÜber. In den nördlichen Regionen erfolgt die Installation eines Vakuumverteilers nahezu vertikal. Solche Geräte sind in der Wintersaison wirksam, da sie Licht verwenden, das von der Schneedecke reflektiert wird. Manchmal werden Solarkollektoren an den Wänden von Häusern befestigt und erhalten folgende Vorteile:
- einfache Wartung;
- weniger Staubansammlung, entsprechend leichtere Pflege;
- das Risiko von Hagelschäden wird minimiert;
- Eine geringe Befestigung des Vakuumverteilers relativ zum Tank mit der erhitzten Flüssigkeit trägt zu einer Erhöhung der Konvektionsgeschwindigkeit bei, die Notwendigkeit eines aktiven Systems verschwindet.
- Vakuum-Wand-Solarkollektor reduziert den Wärmeverlust im Raum und reduziert den Bedarf an zusätzlicher Energie zum Heizen.
Vorteile von Vakuumkollektoren ↑
Der unterbrechungsfreie Betrieb von Solarvakuumgeräten wird durch isolierte Geräte gewährleistet. Dadurch kann das gesamte System bei Temperaturen bis zu -40 ° C arbeitenÜberIn diesem Fall befindet sich das Gerät mit dem Lagertank separat und wird mit gewalzten Metallprodukten mit dem Hauptteil des Vakuumverteilers verbunden.
Der automatisierte Betrieb der indirekten Vorrichtungen des Vakuumverteilers wird von den Steuerungen bereitgestellt, die Pumpe sorgt für eine unterbrechungsfreie Flüssigkeitszirkulation im System. Zu den Vorteilen von Vakuum-Solarkollektoren gehören die folgenden:
- hohe Effizienz bei bewölktem Wetter oder Temperaturen unter Null;
- Die Installation des Entwurfs von Vakuumgeräten erfordert keine besonderen Fähigkeiten.
- Beständigkeit der Solarheizung gegen negative Umwelteinflüsse;
- lange Betriebsdauer.
Die einzige Belastung mögen die hohen Kosten eines Solarheizgeräts sein, aber aufgrund der langen Lebensdauer wird sich die Investition in naher Zukunft auszahlen und weitere erhebliche Einsparungen bei den Energiekosten bewirken.
