Vakuum-Solarkollektor: Funktionsprinzip + Selbstmontage
Für Warmwasserbereitung und Raumheizung werden erhebliche Summen ausgegeben. Aber es gibt eine alternative Energiequelle – einen Vakuum-Solarkollektor.Haben Sie davon gehört? Dadurch können Sie die finanziellen Kosten für die Aufrechterhaltung des Komforts erheblich senken und eine maximale Heizwirkung bei minimalem Wärmeverlust erzielen.
Dieses Gerät kann bei Haushaltsgeräteherstellern gekauft oder selbst zu Hause zusammengebaut werden. Um das richtige Modell auszuwählen, müssen Sie viele Informationen studieren. Wir helfen Ihnen bei der Entscheidung über die wichtigsten Kaufkriterien.
In dem Artikel werden das Funktionsprinzip und der Aufbau eines Vakuumverteilers erläutert. Wir werden über die Designmerkmale verschiedener Modelle sprechen und die Vor- und Nachteile dieser Installationen berücksichtigen. Darüber hinaus beschreiben wir ausführlich, wie Sie einen Vakuum-Solarkollektor selbst herstellen und installieren.
Das Material wird von Videos begleitet, in denen Sie die wichtigen Merkmale und Funktionsprinzipien von Vakuumverteilern kennenlernen.
Der Inhalt des Artikels:
- Funktionsprinzip der Vakuumeinheit
- Wie funktioniert ein Vakuumverteiler?
- Designnuancen und Klassifizierung
- Vergleich verschiedener Modifikationen
- Wie soll der Wärmekollektor beschaffen sein?
- Vor- und Nachteile von Vakuumkollektoren
- Selbstmontage des Geräts
- Wie platziere ich das Gerät richtig?
- Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Funktionsprinzip der Vakuumeinheit
Der Vakuum-Solarkollektor unterscheidet sich in der Art von herkömmlichen Solarsystemen Solarenergieverarbeitung. Eine klassische Batterie nimmt einfach Licht auf und wandelt es in Strom um. Der Kollektor besteht aus Glasröhren, in deren Inneren ein Vakuum erzeugt wird. Sie werden durch spezielle Docking-Einheiten zu einem einzigen System zusammengefasst.
In jedem Rohr befindet sich ein Kanal aus einem oder zwei Kupferstäben mit Kühlmittel. Das aktive Element fängt die Sonnenstrahlen ein, erwärmt das Kühlmittel und stellt so den Betrieb des Kollektors sicher.
Durch diese Konstruktion erhöht sich die Energieeffizienz deutlich und der Wärmeverlust wird deutlich reduziert, da durch die Vakuumschicht etwa 95 % der eingefangenen Sonnenenergie eingespart werden können.
Darüber hinaus wird die Abhängigkeit der Kollektorproduktivität von Saisonalität, Umgebungstemperatur und verschiedenen Wetterbedingungen wie Windböen, teilweise Bewölkung, Niederschlag usw. verringert.
Wie funktioniert ein Vakuumverteiler?
Moderne Vakuumgeräte, die Räume mithilfe von Solarenergie mit Wärme und Warmwasser versorgen, unterscheiden sich technologisch.
Sammler werden in folgende Typen unterteilt:
- röhrenförmig ohne Glasschutzbeschichtung;
- Modul mit reduziertem Umbau;
- Standard-Flachversion;
- Gerät mit transparenter Wärmedämmung;
- Lufteinheit;
- flacher Vakuumverteiler.
Sie alle haben eine gemeinsame Designähnlichkeit und bestehen aus:
- äußeres transparentes Rohr, aus dem die Luft vollständig abgepumpt wurde;
- beheiztes Rohrbefindet sich in einem großen Rohr, in dem sich flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel bewegt;
- ein oder zwei vorgefertigte Verteiler, an den Rohre größeren Kalibers angeschlossen sind und in den ein Zirkulationskreislauf aus dünnen Rohren eintritt.
Das gesamte Design erinnert ein wenig an eine Thermoskanne mit transparenten Wänden, die eine beispiellos hohe Wärmedämmung gewährleistet. Dank dieser Funktion erhält der Innenrohrkörper die Fähigkeit, sich effizient zu erwärmen und die Energieressource vollständig an das im Inneren zirkulierende Kühlmittel zu übertragen.
Designnuancen und Klassifizierung
Vakuumkollektoren werden nach der Art der in der Struktur installierten Glasröhren oder nach den Eigenschaften der Wärmekanäle klassifiziert. Die Rohre sind normalerweise koaxial und federförmig, und die Wärmekanäle sind U-förmig, direkt durchströmt und vom Wärmerohrtyp. .
Eigenschaften von Koaxialrohren
Bei Koaxialröhren handelt es sich um eine Doppelglas-Thermoskanne mit einem künstlich erzeugten Vakuumraum zwischen den Wänden. Die Innenfläche der Röhre ist mit einer speziellen wärmeabsorbierenden Beschichtung versehen, so dass die eigentliche Wärmeübertragung direkt von den Wänden des Glaskolbens erfolgt.
Als absorbierendes Element wird ein Kupferrohr mit einer Etherzusammensetzung in ein Glasrohr eingelötet. Während des Erhitzungsprozesses verdampft es, gibt effektiv seine Wärme ab, kondensiert und fließt zum Boden des Rohrs.Anschließend wiederholt sich der Zyklus und es entsteht ein kontinuierlicher Wärmeaustauschprozess.
Merkmale von Federrohren
Vakuumfederrohre haben eine größere Wandstärke als koaxiale und bestehen nicht aus zwei, sondern aus einem Kolben. Das interne Absorptionselement aus Kupfer ist über die gesamte Länge mit einem langlebigen Verstärker ausgestattet – einer Wellplatte mit einer hochgradig energieabsorbierenden Beschichtung.
Dank dieses Konstruktionsmerkmals befindet sich das Vakuum direkt im Thermokanal, von dem ein Teil zusammen mit dem Absorptionsmittel direkt in den Kolben integriert ist.
Kollektoren aus Federvakuumröhren gelten als die effizientesten ihrer Klasse, erbringen eine gute Leistung und leisten über viele Jahre hinweg zuverlässigen Dienst.
Funktionsprinzip der Heatpipe
Wärmerohre bestehen aus geschlossenen Rohren, die eine leicht verdampfende flüssige Zusammensetzung enthalten. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht erwärmt es sich, wandert in den oberen Bereich des Kanals und wird dort in einem speziellen Wärmekollektor (Verteiler) konzentriert.
In diesem Moment gibt das Arbeitsmedium die gesamte angesammelte Wärme ab und fällt wieder nach unten, um den Prozess fortzusetzen.
Die Wärmerohr-Wärmetauscherhülse wird über eine spezielle, in den 1-Rohr-Wärmetauscher selbst eingelötete Muffe mit dem Verteilerwärmetauscher verbunden oder um einen 2-Rohr-Wärmetauscher gewickelt.
Die freigesetzte Energie wird vom Kühlmittel aus dem Wärmespeicher entnommen und weiter durch das System übertragen, wodurch die Verfügbarkeit von Warmwasser in Wasserhähnen und Heizkörpern sichergestellt wird. Das Heatpipe-System ist einfach zu installieren und weist eine hohe Betriebseffizienz auf.
Im Falle eines Ausfalls oder Ausfalls ist es problemlos möglich, die beschädigte Einheit durch eine neue zu ersetzen, ohne auf einen Umbau der gesamten Anlage zurückgreifen zu müssen.
Reparaturarbeiten können problemlos direkt am Standort des Kollektors durchgeführt werden, ohne das Gerät zu demontieren und ohne unnötigen Arbeitsaufwand zu betreiben.
Beschreibung des U-förmigen Durchlaufwärmetauschers
Das Rohr des Direktdurchlaufwärmetauschers hat die Form des Buchstabens U. Im Inneren zirkuliert Wasser bzw. das Arbeitskühlmittel der Heizungsanlage. Ein Teil des Elements ist für kaltes Kühlmittel vorgesehen und der zweite Teil entfernt korrekt das bereits erhitzte.
Beim Erhitzen dehnt sich die aktive Zusammensetzung aus und gelangt in den Lagertank, wodurch eine natürliche Flüssigkeitszirkulation im System entsteht. Eine spezielle selektive Beschichtung der Innenwände erhöht die Wärmeaufnahmefähigkeit und verbessert die Effizienz des Gesamtsystems.
U-förmige Rohre weisen eine hohe Leistung auf und sorgen für eine solide Wärmeübertragung, haben jedoch einen wesentlichen Nachteil. Sie bilden eine integrale Struktur mit dem Verteiler und werden immer zusammen mit diesem montiert.
Es ist nicht möglich, ein einzelnes einzelnes Rohr, das ausgefallen ist, zu ersetzen. Für Reparaturen muss der gesamte Komplex abgebaut und an seiner Stelle ein neuer errichtet werden.
Vergleich verschiedener Modifikationen
Bei der Herstellung von Solaranlagen werden thermische Kanäle und Vakuumglasröhren für Solarkollektoren in vielfältigen Kombinationen kombiniert.
Am beliebtesten bei Verbrauchern sind Koaxialmodelle mit Heatpipe. Käufer überzeugen durch den treuen Preis der Geräte und eine sehr einfache und kostengünstige Wartung über die gesamte Lebensdauer.
Vakuumgeräte mit Heatpipe-Kanälen weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind auch in Hochdruck-Solarthermieanlagen uneingeschränkt einsetzbar.
Geräte mit einem Koaxialkolben, der direkt durchströmte U-förmige Kanäle enthält, sind ebenfalls in der Liste der beliebten Produkte enthalten. Sie zeichnen sich durch Parameter wie geringen Wärmeverlust und einen Wirkungsgrad von 70 % und mehr aus.
Die Situation wird etwas getrübt durch: einen komplexen Reparaturprozess, spezifische Wartung während des Betriebs und die Unmöglichkeit, ein einzelnes beschädigtes Gerät auszutauschen. Sollte dem Gerät etwas zustoßen, wird es demontiert und ein komplett neuer Kollektor eingesetzt.
Federrohre sind strukturell ein einzelner Zylinder aus Glas mit verdickten, starken Wänden (je nach Hersteller ab 2,5 mm). Der darin enthaltene federabsorbierende Einsatz sitzt eng am Arbeitskanal aus wärmeleitendem Metall.
Durch den Vakuumraum im Glasbehälter entsteht eine nahezu perfekte Isolierung. Der Absorber überträgt die aufgenommene Wärme verlustfrei und verleiht dem System einen Wirkungsgrad von bis zu 77 %.
Modelle mit Federelement sind etwas teurer als Koaxialmodelle, sorgen aber aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades für vollen Komfort im Raum und amortisieren sich schnell.
Am effizientesten und produktivsten sind Federkolben mit internen Direktflusskanälen. Ihr tatsächlicher Wirkungsgrad erreicht teilweise Rekordwerte von 80 %.
Der Preis der Produkte ist recht hoch und bei Reparaturen ist es notwendig, das gesamte Kühlmittel aus dem System abzulassen und erst dann mit der Fehlerbehebung zu beginnen.
Wie soll der Wärmekollektor beschaffen sein?
Der Wärmekollektor ist ein weiteres sehr wichtiges Arbeitselement des Vakuumverteilers. Durch diese Einheit wird die angesammelte Wärme von den Rohren auf das Kühlmittel übertragen.
Der Wärmekollektor befindet sich oben am Gerät. Eine seiner Komponenten, ein Kupferkern, nimmt Energie auf und überträgt sie an das Hauptkühlmittel, das in einem geschlossenen Tank-Kollektor-Wärmetauschersystem zirkuliert.
Bei Anschluss an das System ist ein einwandfreier Betrieb gewährleistet. Umwälzpumpe. Die Automatisierung, die den Heizkomplex steuert, überwacht eindeutig das Temperaturniveau in den Kanälen und stoppt die Pumpe, wenn es unter das zulässige kritische Minimum fällt (z. B. nachts).
Dadurch können Sie eine Rückerwärmung vermeiden, wenn das Kühlmittel beginnt, dem im Speichertank gesammelten Warmwasser Wärme zu entziehen.
Vor- und Nachteile von Vakuumkollektoren
Der Hauptvorteil der Geräte ist die nahezu vollständige Abwesenheit von Wärmeverlusten im Betrieb. Dafür sorgt eine Vakuumumgebung, die zu den hochwertigsten natürlichen Isolatoren zählt. Aber die Liste der Vorteile endet hier nicht.
Die Geräte haben weitere entscheidende Vorteile:
- Betriebseffizienz bei niedrigen Temperaturen (bis zu -30 °C);
- Fähigkeit, Temperaturen bis zu 300 °C zu akkumulieren;
- größtmögliche Absorption thermischer Energie, einschließlich des unsichtbaren Spektrums;
- Betriebsstabilität;
- geringe Anfälligkeit für aggressive atmosphärische Erscheinungen;
- geringer Luftwiderstand aufgrund der Konstruktionsmerkmale von Rohrsystemen, die Luftmassen unterschiedlicher Dichte durchströmen können;
- hohe Effizienz in Regionen mit gemäßigtem und kühlem Klima mit wenigen klaren und sonnigen Tagen;
- Haltbarkeit unterliegt den grundlegenden Betriebsregeln;
- Zugänglichkeit für Reparaturen und die Möglichkeit, nicht das gesamte System, sondern nur ein ausgefallenes Fragment zu ändern.
Zu den Nachteilen zählen die Unfähigkeit der Kollektoren, sich selbst von Frost, Eis und Schnee zu reinigen, und der hohe Preis der Komponenten, die für die Montage des Geräts zu Hause erforderlich sind.
Selbstmontage des Geräts
Der Prozess der Montage eines Vakuumverteilers beginnt mit der Herstellung eines Tragrahmens für die Arbeitselemente. Es wird sofort an dem für das Gerät vorgesehenen Platz installiert.
Die Größe und Abmessungen des Rahmens hängen ganz vom geplanten Modell ab und werden in der Regel in den Anleitungen in den Begleitdokumenten der Bauteile vorgegeben.
Die Stellen, an denen der Rahmen auf die Dachfläche trifft, fixiere ich zusätzlich mit Dichtmasse, damit in Zukunft kein Wasser durch die Löcher ins Haus gelangt. Anschließend wird der Speicher zum Aufstellungsort geliefert und mit Schrauben oben am Rahmen befestigt.
Im nächsten Schritt werden Heizelement, Temperatursensor und automatischer Luftauslass montiert. Alle Hilfskomponenten und dazugehörigen Teile werden auf den mitgelieferten Weichmacherpads platziert. Zur Befestigung des Temperatursensors verwenden Sie einen Steckschlüssel.
Als nächstes wird die Versorgung mit Wasserversorgungskommunikation arrangiert. Zu diesem Zweck werden Rohre aus jedem Material verwendet, das kältebeständig ist und bis zu 95 °C aushält. Gut bewährt Rohre und Formstücke aus Polypropylen.
Nach Anschluss der Wasserversorgung wird der Vorratstank mit Wasser gefüllt und auf Dichtheit geprüft. Wenn innerhalb von 3-4 Stunden irgendwo Undichtigkeiten festgestellt werden, werden diese repariert.
Am Ende werden Heizelemente installiert. Dazu wird das Kupferrohr mit Aluminiumblech umwickelt und in eine Vakuumröhre aus Glas gelegt. Von unten werden ein Befestigungsbecher und eine Manschette aus strapazierfähigem, flexiblem Gummi auf den Kolben aufgesetzt.
Die obere Kupferspitze des Rohrs wird bis zum Anschlag in den Messingkondensator geschoben. Viskoses Wärmekontaktfett wird nicht aus den Rohren entfernt. Rasten Sie den Verriegelungsmechanismus an der Halterung ein und montieren Sie alle weiteren Glasröhren nach dem gleichen Prinzip.
Auf der Struktur wird ein Montageblock platziert, dieser mit einer 220-Volt-Stromversorgung versorgt und drei Zusatzgeräte an das System angeschlossen – ein Heizelement, ein Entlüfter und ein Temperatursensor.
Als letztes muss ein Controller angeschlossen werden, der den Komplex korrekt steuern soll. Im Reglermenü werden die gewünschten Betriebsparameter eingegeben und das System startet im Standardmodus.
Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Bau eines Solarkollektors finden Sie in Dieser Artikel.
Wie platziere ich das Gerät richtig?
Damit der Vakuumkollektor voll funktionsfähig ist und den Wohnraum effektiv mit der notwendigen Energie versorgt, ist es notwendig, den günstigsten Standort dafür zu finden und das Gerät relativ zu den Teilen der Welt richtig auszurichten.
Bei Siedlungen auf der Nordhalbkugel ist es wichtig, den Kollektor im südlichen Teil des Hausdaches oder auf der Sonnenseite des Grundstücks zu platzieren. Es empfiehlt sich, auf eine Mindestabweichung der Geräteebene zu achten.
Wenn es nicht möglich ist, die Oberfläche nach Süden auszurichten, sollten Sie zwischen West und Ost den hellsten Winkel im offenen Raum wählen.
Der Solarenergiekomplex sollte nicht durch Schornsteine, dekorative Dachfragmente, ausladende Äste und hohe Wohn- oder Technikgebäude verdeckt werden. Dadurch wird die Betriebseffizienz verringert und die Erwärmung der Betriebselemente verringert.
Wenn das Gerät richtig positioniert ist, sorgt es unabhängig von der Jahreszeit das ganze Jahr über für eine nahezu gleiche Wärmeübertragung.
Wenn Sie nicht über umfassende Erfahrung in der Durchführung komplexer Reparatur-, Installations- und Sanitärarbeiten verfügen, ist es irrational, zu Hause Vakuumröhren zu verwenden. Dieser Prozess ist sehr arbeitsintensiv und erfordert spezielle Kenntnisse und spezielle Ausrüstung.
Darüber hinaus weisen unabhängig hergestellte Vakuumelemente einen viel geringeren Wirkungsgrad auf als Fabrikteile. Daher ist es am sinnvollsten, Produkte von einem spezialisierten Hersteller zu kaufen und dann zu versuchen, mehrere Abschnitte zu Hause zusammenzubauen.
Auf der Website finden Sie eine Auswahl an Artikeln zum Aufbau einer Solaranlage. Wir empfehlen Ihnen die Lektüre:
- Solarwärmesysteme: Analyse von Heiztechnologien auf Basis von Solarsystemen
- Beheizung eines Privathauses mit Sonnenkollektoren: Diagramme und Gerät
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Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Eine ausführliche, detaillierte Beschreibung der Vakuumröhre, ihres Funktionsprinzips und der Funktionsmerkmale des Solarkollektors als Ganzes. Der Autor spricht über einige interessante Nuancen und zeigt, dass die Installation eine echte Alternative zu einem Gaskessel sein kann.
Interessante Informationen zum Betrieb des Solarkollektors im Winter.
So installieren Sie einen Vakuum-Solarkollektor richtig mit Ihren eigenen Händen zu Hause. Alle Nuancen des Prozesses, Empfehlungen und nützliche Tipps.
Wenn Sie das grundlegende Funktionsprinzip eines röhrenförmigen Vakuum-Solarkollektors kennen, können Sie das Gerät selbst zusammenbauen. Die Installation wird vollständig auf Ihre individuellen Anforderungen und Bedürfnisse zugeschnitten.
Dies ist keine sehr schwierige Aufgabe, erfordert jedoch erhöhte Aufmerksamkeit, Gewissenhaftigkeit und bestimmte Fähigkeiten, da sonst das Risiko, die Integrität des Kolbens zu beschädigen und seine Dichtheit zu brechen, erheblich steigt.
Wir laden alle, die sich für die Auswahl, Installation oder Selbstmontage eines Solarkollektors interessieren, ein, Kommentare zu hinterlassen und Fragen zu stellen. Das Kontaktformular befindet sich im unteren Block.
Eine gute Alternative zu Adsorptionssolarmodulen. Ohnehin wird der größte Teil des Stroms für die Heizung aufgewendet: Heizung, Warmwasser. Und hier ist alles sehr vereinfacht und billiger: Die Erwärmung erfolgt direkt über die Sonne und umgeht die Phase der Stromerzeugung, in der die größten Effizienzverluste auftreten. In der mittleren Zone (zum Beispiel N. Nowgorod) funktioniert es sehr effektiv.
Mein Mann hat in unserem Haus einen Vakuum-Solarkollektor installiert. Wir haben eine fertige Version gekauft, diese aber selbst installiert, und es hat überhaupt nicht viel Zeit gedauert. Ich verstehe nicht, warum sie eine solche Summe für die Installation verlangt haben... Aber wir sind sehr zufrieden mit dem Gerät, es reicht auch an nicht sonnigen Tagen aus, im Winter funktioniert es problemlos bei minus 15-20. Sie müssen es nur regelmäßig reinigen.
Anna, wo hast du es gekauft?
Wohin im Sommer zum Wärmen??? Wie wandelt man es in elektrische Energie um???)
Dmitry, wenn die Wassertemperatur im Sommer über 80 Grad steigt, können Sie die Möglichkeit in Betracht ziehen, überschüssige Wärme in den Pool abzuleiten. Wenn Sie es einfacher haben möchten, können Sie Stoffstreifen mit einer Länge von 150-160 cm und einer Breite gleich dem Umfang des Schlauchs + 2 cm nähen. Nähen Sie auf der einen Seite ein Stück Klettverschluss (Textilverschluss) entlang der Längsseite und auf der anderen Seite ein weiteres Stück auf dem anderen.Mit solch einer einfachen Abdeckung können Sie für den Sommer so viele Rohre einwickeln, wie Sie für zusätzliche Energie benötigen. Zieh es vor dem Herbst aus :)))
Gibt es solche Vakuumröhren, aber umgekehrt, um eine Klimaanlage oder einen Kühlschrank ohne Strom und Feuer machen zu können?