Содержание
Противники зеленой энергетики убеждают всех, что вакуумные солнечные коллектора не окупаются, а если это и происходит, то за очень долгий срок. Отчасти это так, но только если ваш дом уже подключен к газу или электричеству. А если учесть стоимость подключения?
Немного об окупаемости
Если сравнивать стоимость подключения к газопроводу и установки коллекторов – они вполне соизмеримы. Но газ это расходная статья бюджета, тогда как на работу вакуумного коллектора требуется минимум электроэнергии, да и то, только на прокачку теплоносителя. Практика показывает, что для отопления дома зимой вакуумный солнечный коллектор гораздо выгоднее других источников тепла.
Еще один момент который касается окупаемости – срок службы оборудования. В отопительной системе, основанной на трубчатых солнечных коллекторах, нет сложных деталей или частей, которые подвержены износу. При периодической профилактике такая система прослужит десятки лет.
Устройство и принцип работы
Солнечным коллектором называется тепловой преобразователь солнечной энергии, обеспечивающий сбор излучения (солнечного) независимо от температуры воздуха. Монтаж осуществляется под углом в 5-90°, что дает возможность установить его так, чтобы рабочая поверхность максимально была направлена на получение энергии.
Основной составляющей конструкции вакуумных солнечных коллекторов является стеклянная трубка, которая крепится в каркасе (панели) коллектора. В одной панели устанавливается несколько подобных трубок, в зависимости от конструкции количество их может различаться.
Трубка состоит из нескольких составных частей, это:
- Стеклянная трубка с поглощающим солнечные лучи слоем;
- Медная трубка меньшего диаметра, помещенная в стеклянную трубку.
Между трубками – вакуумное пространство.
Принцип работы подобных устройств следующий
- Солнечные лучи попадают на стеклянные трубки, обработанные специальным слоем и их энергия поглощается этим элементом конструкции.
- В трубках меньшего диаметра помещена специальная жидкость, которая под воздействием энергии поглощенной абсорбером (стеклянные трубки с поглощающим слоем) нагревается и при достижении определенных параметров – испаряется. В парообразном состоянии вещество поднимается вверх трубок.
- Комплекты трубок помещены в общий блок, в котором контактируют с циркулирующим теплоносителем.
- В парообразном состоянии энергия передается теплоносителю, после чего вещество конденсируется и в жидком состоянии стекает вниз.
- Процесс повторяется снова.
Особенности эксплуатации
Основная проблема для всех типов солнечного оборудования в холодное время года – осадки. Если трубки покрыты снегом или инеем, их эффективность снижается. Но стоит учитывать следующее:
Если вы собираетесь использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой, значит он будет установлен под большим углом чтобы уловить максимум солнечного света. Соответственно, снег и вода будет просто соскальзывать с него.
Небольшая площадь трубок не позволит снегу «зацепиться» за них, в отличие от того, как это происходит с плоскими солнечными коллекторами. Практика показывает, что ветер скоростью 3 м/с сдувает снег с коллекторов.
Большую опасность вызывает наледь. Она образуется, когда днем плюсовая температура, а ночью – отрицательная. Лед хоть и прозрачен, но рассеивает часть солнечного света. Образование ледяной корки несколько снижает эффективность работы солнечного вакуумного коллектора.
Избавиться от нее просто – достаточно пролить замерзший участок теплой водой. Скалывать наледь с вакуумных трубок не рекомендуется – есть риск повредить стекло и нарушить герметичность.
Типы вакуумных солнечных коллекторов
Самые популярные и востребованные типы делятся по виду конструкции коллектора.
Они бывают:
- Вакуумная колба с тепловой трубкой. Они сложны в эксплуатации и изготовлении, т.к. в данном виде конструкции теплоизоляция вакуумного типа обеспечивается по всей колбе. Данные устройства обеспечивают наибольший КПД. Абсорбером тут является пластина, которая покрыта селективным всепоглощающим покрытием. Тепловая трубка надежно крепится к пластине и подает энергию в конденсатор (верхняя часть трубки). В свою очередь конденсатор подключается к теплообменнику коллектора. Тут и происходит нагрев теплоносителя.
- «Колоба в колбе» с трубкой тепловой. Эта конструкция немного проще предыдущей и отличается меньшей производительностью при пониженных температурах. Абсорбирующая поверхность расположена на внутренней трубке. На тепловую трубку, изготовленную из меди, тепло передается через металлические ребра. Тепловая трубка – это наиболее эффективное устройств, предназначенное для передачи тепла.
- «Колба в колбе». Этот вид устройства вакуумного коллектора дает возможность достигать наивысшей степени теплоизоляции покрытия (поглощающего), не мешая при этом проникновению солнечных лучей. Как и в предыдущем типе, покрытие для поглощения энергии расположено на внутренней колбе. Теплоноситель, который контактирует с поглощающей поверхностью, может нагреваться без промежуточных преобразований.
Обзор моделей
Дачник
![solnechniy-kollektor-dachnik-300x254.jpg](https://solarb.ru/wp-content/uploads/2021/02/pp_image_1416_cdpzkzjnptsolnechniy-kollektor-dachnik-300x254.jpg)
Эта модель стоит около 18500 руб. Этот коллектор способен нагревать воду до 95 градусов и прекрасно подходит для дачных домиков. Имеет гарантию от производителя 12 месяцев. Этого времени достаточно, чтобы убедиться в его надежности.
Данная модель обладает следующими техническими характеристиками:
- Бак объёмом 100 литров изготовлен из высококачественной нержавеющей стали.
- Вакуумная трубка имеет длину 150 см.
- Диаметр трубки (внешний) 4,8 см.
- Максимально возможное давление в трубке 0,6 Мп.
- Конструкция устойчива к граду до 0,5 см.
- Трубки изготавливаются из боросиликатного стекла, обладающего поглощающим эффектом.
- Общий вес коллектора составляет 45 кг.
Комплектация:
- набор пыльников (уплотнительных) – 1 шт.;
- трубки вакуумные – 16 штук;
- станина и комплект болтов – 1 шт.;
- расширительный бак – 1 шт.;
- бак-термос на 100 л. – 1 шт.;
CP-II-20-175 от «АНДИ Групп»
![CP-II-20-175-300x217.jpg](https://solarb.ru/wp-content/uploads/2021/02/pp_image_1417_d0ukf6xtetCP-II-20-175-300x217.jpg)
В комплект входят:
- бак водяной объемом 175 л., внутренний контур выполнен из нержавеющей стали, а наружный из гальванизированной окрашенной стали;
- трубки вакуумные – 20 шт.;
- TNC-2 (контроллер).;
Теплоизоляция бака выполнена из полиуретана (50 мм.). Диаметр внутренний 36 см., внешний 46 см., рама из стали толщиной 1,5 мм., имеющая гальваническое покрытие. Чистый вес установки 86 кг.
Самодельный коллектор
![vacuum13.jpg](https://solarb.ru/wp-content/uploads/2021/02/pp_image_1418_udf27kv1etvacuum13.jpg)
Для изготовления коллектора понадобятся:
- Вакуумные трубки – количество определяет конструирующий мастер. Используются трубки промышленного производства.
- Блок концентратор – в зависимости от количества трубок выбирается тот либо иной размер устройства. Используется агрегат промышленного производства.
- Материалы для изготовления рамы.
![vacuum8.jpg](https://solarb.ru/wp-content/uploads/2021/02/pp_image_1419_8gejovlb2tvacuum8.jpg)
Изготавливается рама коллектора, для этого можно использовать пиломатериалы или профильные элементы из металла. На раме крепится концентратор и вакуумные трубки в следующей последовательности:
- На медный стержень надеваются теплопроводные пластины и заглушки.
- Устанавливается стержень в вакуумную колбу.
- Надеваются фиксирующие чашки.
- Надевается защитный пыльник.
- Стержень помещается в блок-концентратор.
- Процесс повторяется со следующей трубкой.
После сборки солнечный коллектор монтируется на подготовленной плоскости, при этом необходимо учесть следующие условия, как то:
- при монтаже коллектор следует ориентировать на юг;
- создать условия для недопущения затенения коллектора;
- создать защиту от перегрева;
- надежно закрепить коллектор на подготовленной поверхности.
Средние цены
Как уже писалось выше, вакуумные солнечные коллекторы производят в нашей стране и многих странах мира. Для того чтобы понять порядок цифр, из которых складывается ситуация на рынке этих аппаратов, изучим сколько стоят вакуумные коллекторы, которые рассматривались выше, это:
- Стоимость солнечного коллектора «Сокол-Эффект» выпускаемого ВПК «НПО Машиностроения», по состоянию на 01.03.2017 года составляет — 21900,00 рублей.
- Стоимость коллекторов компании «АльтЭнергия» составляет для:
- Серии R1 «SunRain» от 24000,00 до 60000,00 рублей в зависимости от конструкции.
- Серии U от 18000,00 до 35000,00 рублей в зависимости от конструкции.
Стоимость вакуумных коллекторов компании ПК «АНДИ Групп» составляет:
- Серия «УНИВЕРСАЛ», от – 47700,00 до 89700,00 рублей в зависимости от модели.
- Серия «ДАЧА» от 17500,00 до 36000,00 рублей в зависимости от модели.
- Серия «ДАЧА ЛЮКС» от 24500,00 до 37500,00 рублей в зависимости от модели.
- Серия SCH от 25400,00 до 61700,00 рублей в зависимости от модели.
Стоимость коллекторов компании «GREENoneTEC» составляет:
- Модель FK 8200N 4H VS7E – 454 евро;
- FK 8200N 4H VS7E – 420 евро.
Стоимость коллекторов компании «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» составляет:
- Серия AL-HP — от 440 до 880 долларов.
Достоинства и недостатки
Главными достоинствами считаются:
- Низкая парусность и высокая надежность. Практически все детали и элементы солнечных коллекторов, которые контактируют с теплоносителями, выполняются из меди высокого качества. Ударопрочное стекло трубок позволяет противостоять ударам крупного града. Солнечные нагреватели такого типа распространены в регионах с непостоянным и суровым климатом. При необходимости замены одной из трубок не придется полностью останавливать и сливать всю систему. При сильном ветре и ураганах, они способны выдерживать колоссальные нагрузки, а за счет низкой парусности, их не сорвет порывом ветра.
- Простота транспортировки и монтажа. При перевозке коллектора не придется переживать за его сохранность, т.к. трубки имеют малый вес и собираются в единую конструкцию только на месте установки. Такой вид транспортировки позволяет максимально быстро доставить коллектор без повреждений. Трубки оборачиваются материалом, сохраняющим их в целости и сохранности на протяжении всей перевозки.
- Высокая эффективность. Начиная с раннего утра при первых солнечных лучах, коллектор начинает собирать энергию, что позволяет пользоваться теплом и горячей водой в любое время суток (за ночь остывать практически не успевает).
- Коллектор препятствует образованию в устройстве микробов. Это обусловлено обеспечением высоких температур, при которых размножение бактерий становится невозможным.
- Работоспособность в зимнее время. Несмотря на морозы до -35°С, коллектор прекрасно справляется со своими обязанностями. Благодаря цилиндрической форме трубок солнечная энергия преобразовывается в тепловую максимально быстро, поэтому данный вид коллектора является наиболее производительным в любое время года.
- Низкие показатели теплопотери. Вакуум – это лучший теплоизолятор, который позволяет максимально долго сохранять тепло. Благодаря этому КПД будет высоким даже в пасмурную погоду. Информация о том, что в пасмурную погоду коллектор неэффективен – это миф. Солнечная энергия способна проникать сквозь тучи, а трубки коллектора обладают свойством их принимать.
- Прекрасное соотношение низкой цены и высокого качества. За сет простоты устройства, коллекторы имеют довольно низкую себестоимость, что позволяет каждому его приобрести.
Минусов на настоящий момент не выявлено. Все, что говорят и пишут негативного о данном виде коллекторов, является неправдой.
Пригоден ли вакуумный коллектор для отопления дома
Альтернативные источники энергии получают все большее распространение в повседневной жизни.
Солнечные вакуумные коллекторы не исключение, их используют для подогрева воды в бассейнах, горячего водоснабжения и отопления помещений, как в комплексе с другими источниками, так и в качестве самостоятельных систем.
При устройстве системы отопления при помощи вакуумного коллектора, помимо самого агрегата, который служит приемником солнечной энергии, потребуются следующие приборы и устройства:
1 — Солнечные лучи.
2 — Вакуумные трубки коллектора.
3 — Теплообменник коллектора.
4 — Расширительный бак.
5 — Приборы контроля.
6 — Приборы учета.
7 и 8 — Приборы контроля теплоносителя.
9 — Аварийный клапан бака накопителя.
10 — Подача теплоносителя.
11 — Выход теплоносителя.
12 — Бак накопитель.
13 — Приборы управления теплоносителем.
14 — Регулирующая аппаратура системы отопления, горячего водоснабжения и подогрева воды.
15, 16, 17 — Потребители тепловой энергии (система отопления, ГВС и подогрева воды в бассейне).
Эффективность вакуумного коллектора зимой
КПД вакуумных трубок зависит не от температуры, а от количества солнечного света, это исходит из его принципа работы. Зимой дни короче, а солнце не так высоко поднимается над горизонтом, поэтому вакуумный коллектор не даст столько тепловой энергии, сколько летом.
Есть два способа решения вопроса – увеличение количества вакуумных коллекторов и уменьшение энергопотерь дома. Снизить тепловые потери можно двумя способами – утеплив здание и установив эффективную систему отопления. Сейчас наиболее эффективными являются теплые полы и теплые плинтусы.
Неплохой вариант – использовать спаренный тепловой насос и вакуумный коллектор для отопления дома. Так можно добиться максимальной эффективности, хотя общая стоимость оборудования будет высока.
Мифы и заблуждения
Некоторые считают, что плоские солнечные коллекторы более эффективны чем вакуумные. Отчасти это правда, но если идет об обогреве дома в зимний период, то последние однозначно выигрывают.
Вакуумные трубки хоть и сделаны из стекла, но отлично держат удар. В приведенном ниже видео проводят испытания с помощью железного шара, который почти в 8 раз тяжелее льда. Соответственно, удары града они выдерживают с легкостью.
Считается, что китайские вакуумные коллекторы хуже европейских или американских. На деле это не так – большинство именитых производителей заказывают комплектующие в Поднебесной и максимум что делают на своих производствах – собирают их. К тому же, Китай давно вышел из эпохи ширпотреба, их производства следят за уровнем качества чтобы быть конкурентоспособными на европейском и американском рынках.
Есть мнение, что со временем вакуумные солнечные коллекторы теряют эффективность. Отчасти это правда, но только в том случае, если не проводить профилактику. Если использовать вакуумные солнечные коллекторы для обогрева дома зимой, в них будут большие перепады температур.
Из-за этого уплотнители со временем загрубеют и начнут пропускать теплоноситель. Если их периодически менять (раз в 2-3 года), такого не произойдет, а цена уплотнителя просто копеечная.
Вакуумные трубки со временем теряют герметичность – да, такое происходит, но не со временем, а из-за повреждений. Если стекло некачественное или во время производства появились дефекты, такое может произойти. Разгерметизация может случиться из-за механического повреждения или во время эксплуатации, когда трубка меняет размеры под влиянием перепада температур.
Используемые источники:
alter220.ru, vteple.xyz, slarkenergy.ru