Как работает вакуумный солнечный коллектор

Вакуумный гелиоколлектор преобразовывает энергию солнечных лучей в тепло, которое пригодно для бытового использования. Причем делает он это, в отличие от солнечных панелей, в любое время года, в любую погоду и с минимальными теплопотерями.

Устройство вакуумных солнечных коллекторов

Базовый набор элементов устройства:

• длинная прозрачная труба, из которой выкачан воздух;
• нагреваемый элемент в виде медного стержня, который размещен внутри прозрачной трубы с вакуумом;
• система распределителей, которая объединяет стержни и внешние трубы, позволяет аккумулировать тепло со всех нагреваемых элементов;
• каркас или рамка, на которую крепится под нужным углом конструкция из трубок.

Классифицируют их в зависимости от вида внешних трубок, а также свойств нагреваемых элементов. Трубки бывают перьевыми и коаксиальными, а элементы — прямоточными U-образными и типа heat pipe. Из-за вакуумной среды эти устройства сложно изготовить самостоятельно. Но есть несколько видов солнечных коллекторов, которые можно изготовить дома.

Основная характеристика солнечного коллектора — это мощность. На нее влияют два фактора: полезная площадь нагреваемого элемента и уровень инсоляции для конкретной местности, где будет установлен прибор. Уровень инсоляции измеряется в килоВаттах в час на метр квадратный. А примерная полезная площадь стандартной вакуумной трубки равняется 0,093 метрам квадратным. Перемножив эти два значения, вы получите показатель мощности гелиоколлектора.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный гелиоколлектор можно представить себе как прозрачный термос с необычайно высокими термоизоляционными свойствами. Медный теплоноситель хорошо прогревается благодаря прозрачности внешней оболочки, а вакуумная среда не позволяет теплу уйти. Теплопотери, которые несет прибор, составляют всего 5%.

Поскольку все стержни соединены между собой, то мало того что тепло не уходит, так еще возникает аккумулирующий эффект. Поэтому даже при неблагоприятных для других солнечных устройств условиях (облачность, дождь, низкие температуры) такой гелиоколлектор собирает достаточно тепла для отопления дома.

Применяются вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома зимой, а также для круглогодичного нагрева воды. Летом устройство может вырабатывать лишнее тепло, которое невозможно накопить и сохранить. Чтобы не разбирать конструкцию, несколько трубок коллектора нужно обернуть материей или закрыть чехлами. Это решит проблему с переизбытком тепла.

Преимущества и недостатки

Поскольку вакуум — один из самых эффективных природных изоляторов, то потери тепла в вакуумных приборах стремятся к нулю. Это главное достоинство подобных коллекторов. Но у них есть также другие преимущества:

• высочайший уровень поглощения солнечных лучей;
• способность к накоплению тепла до 300 градусов;
• устойчивость к атмосферным явлениям, включая сильный ветер и низкие температуры;
• высокий КПД даже в холодном климате с небольшим количеством ясных дней;
• большой срок эксплуатации и возможность замены пришедших в негодность элементов.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость как готовых устройств, так и отдельных элементов. Кроме того, вакуумные солнечные коллекторы зимой следует регулярно очищать от снега, а в другое время года протирать от пыли. Своевременный уход очень важен, так как прозрачность внешней оболочки влияет на производительность коллектора.

Вакуумный гелиоколлектор — это высокоэффективное устройство, которое служит для получения тепловой энергии из солнечной и помогает сэкономить на отоплении и нагреве воды.