Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы
В вакуумных трубчатых солнечных коллекторах в качестве термоизолятора используется вакуум, образованный между двумя стеклянными трубами. На внутреннюю трубу наносится высокоселективный абсорбционный слой. Полученное тепло при помощи специальных алюминиевых пластин переходит в медные трубки, в которых протекает нагреваемая жидкость. Благодаря такому решению теплопотери трубчатых коллекторов очень низкие, и коллекторы могут извлекать тепло даже при совсем слабом солнечном свете (солнце за тучей – диффузионное излучение) или при экстремальных температурах (низкая температура воздуха и высокая температура нагреваемой жидкости).
Трубчатые солнечные коллекторы позволяют эффективно извлекать тепло из солнечной радиации с высоким к.п.д. даже при экстремальных условиях.
Их преимущества особенно проявятся:
- при низких наружных температурах;
- при нагревании воды на высокую температуру;
- при низкой интенсивности солнечной радиации;
- при диффузионном излучении, когда солнце закрыто тучами.
Благодаря этим свойствам трубчатые коллекторы используются:
- как дополнительное отопление и как нагреватель для горячего водоснабжения;
- как нагреватель воды бассейна и как нагреватель ГВС в течение всего года;
- как нагреватель воды на высокую температуру.
В чем секрет исключительности параметров вакуумных трубчатых коллекторов?
Вакуумная изоляция стеклянных труб. Труба образована двумя стеклянными коаксиальными трубками, между которыми вакуум. Концы трубок запаены одна в другую, поэтому стабильность вакуума гарантируется на продолжительное время. Таким образом, абсорбер коллектора окружен вакуумом, являющимся идеальным изолятором и теплопотери сводит до минимума как, например, термос. Благодаря этому даже минимальные извлечения тепла при плохой погоде не теряются и нагревают жидкость в коллекторе.
Абсорбционная поверхность, которая попадающую на нее радиацию преобразует в тепло, имеет цилиндрическую форму. Освещаемая солнцем поверхность коллектора постоянна и утром, и в полдень и вечером. Его производительность не уменьшается из-за маленького угла падения солнечного излучения, как это бывает у плоских коллекторов. Цилиндрическая абсорбционная поверхность позволяет с пользой извлекать тепло даже с косвенного рассеянного солнечного излучения. По сравнению с прямым солнечным излучением при рассеянном излучении абсорбционная поверхность бывает более чем в три раза больше.
Теплоноситель протекает по медной U-образной трубке вниз в трубу и, нагревшись, возвращается наверх в распределитель коллектора. Алюминиевая пластинa собирает тепло со всей внутренней поверхности вакуумной трубки и передает его теплоносителю в медной трубке. Пластинa плотно прилегает к стеклянной трубе и прочно сжимает медную трубку с теплоносителем. За счет этого и очень короткого расстояния между абсорбером и теплоносителем теплопередача отличается такой высокой эффективностью.
Распределитель коллектора образуют две медные трубки. По нижней трубке жидкость поступает в коллектор, по верхней трубке нагретая жидкость уходит из коллектора. Коллекторы удобно соединяются и в большие коллекторные поля. Теплоноситель во все коллекторы поля поступает с одинаковой температурой, поэтому и к.п.д. коллекторов намного выше. Гидравлическое сопротивление коллекторного поля очень низкое благодаря двухтрубной схеме соединения с большим диаметром труб распределителя. Такая схема обеспечивает высокий к.п.д. коллекторов и низкое энергопотребление циркуляционного насосa гелиосистемы.
Для термоизоляции распределителя коллектора использован слой минеральной ваты толщиной 3 см с поперечными волокнамии и алюминиевая светоотражающая пленка для минимизации теплопотерь распределителя.
