تسمى الأجهزة التي تجمع الطاقة الحرارية الشمسية المجمعات الشمسية. مجمعات الطاقة الشمسية قادرة على تسخين المواد الحاملة للحرارة. هكذا تختلف عن الألواح الشمسية القادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية فقط. بسبب هذه الميزة ، يتم استخدام المجمعات الفراغية على نطاق واسع لتدفئة المساحات وأنظمة إمداد الماء الساخن. هناك نوعان من المجمعات الشمسية: مسطحة وفراغية. الغرض من هذه المقالة هو التحدث عن مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية.
أنواع الأنابيب المفرغة
هناك خمسة أنواع من الأنابيب المفرغة لمجمعات الطاقة الشمسية. تختلف في الهيكل الداخلي والتصميم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استكمال كل منها بممتص معدني (عادة من الألومنيوم) ، يتم وضعه داخل لمبة زجاجية على شكل أنبوب.
مهم! تملأ معظم الشركات المصنعة الفجوة السفلية بين الجدران الزجاجية بالباريوم - فهي تمتص شوائب الغاز وتحسن خصائص العزل الحراري. يمكن أن يؤدي غيابه إلى تقليل كفاءة المجمع بنسبة تصل إلى 15٪.
أنابيب مفرغة من الهواء (مفتوحة)
يستخدم هذا النوع من أنابيب تجميع الطاقة الشمسية في المجمعات ذات الخزان الخارجي. تمتلئ بالماء وتشكل مجلدًا واحدًا مع الخزان. يرتفع الماء الساخن من القارورة إلى الخزان ، وينخفض الماء المبرد.
تستخدم مجمعات الفراغ Thermosiphon في الحالات التالية:
- للتوصيل بنظام إمداد الماء الساخن ؛
- في المناطق ذات المستوى العالي من التشمس خلال موسم البرد ؛
- للاستخدام الموسمي (الربيع ، الصيف ، الخريف).
أنبوب محوري (أنبوب حراري)
هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من الأنبوب المفرغ. يحتوي على أنبوب نحاسي داخل لمبة زجاجية مملوءة بسائل بدرجة غليان منخفضة أو ماء منخفض الضغط.
عند تسخين السائل أو الماء يبدأ في الغليان ، يرتفع البخار ، مع ارتفاع درجة الحرارة في نفس الوقت من الجدران النحاسية. في الجزء العلوي ، يدخل المبادل الحراري - وهو تمدد في النهاية ، حيث يطلق الحرارة عبر الجدران إلى الماء الذي يدور حوله.
بعد التبريد ، يتكثف البخار على جدران المبادل الحراري ويتدفق إلى أسفل. تتكرر الدورة من جديد.
هيكل داخلي تخطيطي لأنبوب متحد المحور ومبادل حراري.
أنابيب مزدوجة متحدة المحور
مبدأ تشغيل هذا المشتت الحراري هو نفس المبدأ السابق ، مع استثناء واحد - يتم توصيل أنبوبين نحاسيين بسائل بمبادل حراري واحد. يسمح النظام الترادفي باستخراج حرارة أكثر كفاءة ، وتسمح لك السعة الكبيرة ومنطقة الجدار للمبادل الحراري بتسخين الماء بسرعة.
يتم تركيب مشعب فراغ مزدوج متحد المحور عند الضرورة:
- توفير تدفئة صغيرة لكميات كبيرة من الماء ؛
- هناك حاجة للطاقة الحرارية خلال يوم مشمس.
- ارتفاع متوسط مستوى التشمس ؛
- هناك ضخ سريع للمياه من خلال النظام.
أنابيب مفرغة من الريش
لديهم مبادل حراري إضافي في تصميمهم ، مما يسمح بإزالة الحرارة بشكل أكثر كفاءة من داخل المصباح الزجاجي. عادة ما يتم صنعه على شكل لوحين طولانيين يقعان على جانبي المشتت الحراري النحاسي.
خلاف ذلك ، فإن مبدأ التشغيل هو بالضبط نفس مبدأ الأنبوب المحوري.
أنابيب مفرغة على شكل حرف U (نوع U)
يختلف هذا النظام اختلافًا جوهريًا عن الأنظمة السابقة. يستخدم خطين - للمياه الباردة والساخنة.
يتم تثبيت مبادل حراري على شكل حرف إنجليزي U في دورق زجاجي ، يتدفق من خلاله الماء.من الخط بالماء البارد ، يدخله ، يسخن ويعود إلى الأنبوب بالماء الساخن.
يعتبر مشعب الأنبوب المفرغ من النوع U هو الأكثر كفاءة ، لكن التثبيت صعب. أثناء التجميع ، يتم لحام خطوط التدفق بالأنابيب النحاسية داخل المصباح الزجاجي. والنتيجة هي نظام واحد متكامل ذو كفاءة عالية في استخدام الطاقة ، ولكن قابلية صيانة منخفضة
تركيب القارورة على انبوب نحاسي على شكل حرف U.
سدادة
إذا لم يكن من الممكن شراء مقابس جاهزة ، فسيتعين عليك صنعها بنفسك. أي بوليمر بنقطة انصهار أعلى من 150 درجة مناسب لهذا الغرض. على سبيل المثال ، البولي يوريثين.
تحتاج إلى قطع دائرة بهذا القطر بحيث تدخل القارورة بجهد. في وسطها ، قم بقطع فتحة للأنبوب النحاسي. يجب أن تدخل أيضًا بجهد ضئيل. يجب أن يكون سمك القابس 5-10 مم ، وهذا سيكون كافياً.
يجب أن يكون الجزء العلوي من القابس أكبر في القطر. بحيث يسد تمامًا مدخل الكتلة التي يدور فيها المبرد.
قابس أنبوب الفراغ ، منظر جانبي.
إيجابيات وسلبيات المجمعات الفراغية
الميزة الرئيسية للوحدات تسمى الغياب شبه الكامل لفقدان الحرارة أثناء التشغيل. يتم ضمان ذلك من خلال بيئة فراغ ، والتي تعد واحدة من أعلى العوازل الطبيعية جودة. لكن قائمة الفوائد لا تنتهي عند هذا الحد. تتمتع الأجهزة بمزايا أخرى واضحة ، على سبيل المثال:
- كفاءة العمل في مؤشرات درجات الحرارة المنخفضة (حتى -30 درجة مئوية) ؛
- القدرة على تجميع درجة حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية ؛
- أقصى امتصاص ممكن للطاقة الحرارية ، بما في ذلك الطيف غير المرئي ؛
- الاستقرار التشغيلي
- حساسية منخفضة لمظاهر الغلاف الجوي العدوانية ؛
- انخفاض انحراف القذيفه بفعل الهواء ، بسبب ميزات تصميم الأنظمة الأنبوبية القادرة على تمرير الكتل الهوائية ذات الكثافة المختلفة من خلالها ؛
- مستوى عالٍ من الكفاءة في المناطق ذات المناخ المعتدل والبارد مع أيام قليلة صافية ومشمسة ؛
- المتانة تخضع لقواعد التشغيل الأساسية ؛
- توفر للإصلاح والقدرة على تغيير ليس النظام بأكمله ، ولكن جزء واحد فقط فاشل.
تشمل العيوب عدم قدرة المجمعات على التنظيف الذاتي من الصقيع والجليد والثلج والسعر المرتفع للأجزاء المكونة اللازمة لتجميع الوحدة في المنزل.
كيفية وضع الجهاز بشكل صحيح
لكي يعمل مجمع الفراغ بشكل كامل وفعال لتوفير مساحة المعيشة بالطاقة اللازمة ، من الضروري إيجاد المكان الأكثر ملاءمة له وتوجيه الجهاز بشكل صحيح بالنسبة لأجزاء العالم.
بالنسبة للمستوطنات في نصف الكرة الشمالي ، من المهم وضع المجمع في الجزء الجنوبي من سطح المنزل أو على الجانب المشمس للموقع. من المستحسن توفير الحد الأدنى من الانحراف لمستوى الجهاز.
إذا لم تكن هناك طريقة لتوجيه السطح إلى الجنوب ، فإن الأمر يستحق اختيار أخف منظور في الفضاء المفتوح بين الغرب والشرق.
يجب ألا يتم إعاقة مجمع الطاقة الشمسية بواسطة المداخن أو الأجزاء الزخرفية للأسقف أو أغصان الأشجار المنتشرة والمباني السكنية أو الفنية العالية. سيؤدي ذلك إلى تقليل كفاءة العمل وتقليل مستوى تسخين العناصر النشطة.
إذا تم وضع الوحدة بشكل صحيح ، فستوفر نفس ناتج الحرارة تقريبًا طوال العام ، بغض النظر عن الموسم.
إذا لم تكن لديك خبرة كبيرة في إجراء أعمال الإصلاح والتركيب والسباكة المعقدة ، فمن غير المنطقي تفريغ الأنابيب في المنزل. هذه العملية شاقة للغاية وتتطلب معرفة خاصة ومعدات متخصصة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتميز العناصر الفراغية ذاتية الصنع بمستوى كفاءة أقل بكثير من الأجزاء المصنوعة في المصنع. لذلك ، من المعقول شراء المنتجات من شركة تصنيع متخصصة ، ثم محاولة تجميع عدة أقسام في المنزل.
أنواع مختلفة من الألواح الشمسية
تصنف الأنظمة الشمسية وفقًا لخصائص تصميم الأنابيب ونوع القناة الحرارية المستخدمة كجهاز استقبال:
1. النموذج المحوري لمجمع الفراغ الشمسي لتدفئة المنزل عبارة عن دورق مزدوج مصنوع من الزجاج ، يتم تفريغ الهواء في تجويفه. السطح مغطى بطبقة ماصة ، لذلك تنتقل الطاقة من الأنبوب نفسه.
2. هيكل الريش أحادي الجدار ، يقع الفراغ هنا في مساحة القناة الحرارية ، والتي تم دمج جزء منها مع التخزين في القارورة.
4. في الأنظمة ذات الدوران الإجباري ، يتم تركيب مضخة منخفضة الطاقة لتسهيل حركة الناقل. في الوقت نفسه ، يكون استهلاك الطاقة أقل بكثير من الطاقة المستلمة لتدفئة منزل خاص.
5. يوجد أيضًا اختلاف في عدد الدوائر. في أبسط المجمعات ، يتم تسخين المياه الساخنة واستهلاكها من خزان التخزين.
6. تتكون الأنواع الأكثر تعقيدًا من أنبوب مفرغ وعناصر لأخذ عينات السوائل. يحتوي الجهاز على مادة مضادة للتجمد وغير سامة مع إضافات مضادة للتآكل ومضادة للرغوة. تحمي هذه الطريقة المعدات بشكل موثوق من الأملاح والحجم وتساهم في تشغيل أطول أثناء التسخين.
نظرة عامة على النماذج وخصائصها
في الوقت الحالي ، تعد الصين رائدة في إنتاج مجمعات الطاقة الشمسية. وفقًا لاستعراضات مالكي المنازل الخاصة ، يقوم المصنعون المحليون أيضًا بتزويد معدات ذات خصائص جيدة للبيع. تعد الأجهزة الأوروبية باهظة الثمن للغاية ، ولكن بمرور الوقت ، أصبحت تكاليف شراء الأجهزة وتثبيتها مبررة تمامًا. تنتج أشهر الشركات المجمعات التالية:
السباكين: ستدفع ما يصل إلى 50٪ أقل مقابل المياه مع مرفق الصنبور هذا
جامعي Dacha و Universal هما أشهر أجهزة الشركة المصنعة المحلية. يتميز SCH-18 بكفاءة عالية مع درجات حرارة تصل إلى 250 درجة مئوية. القوارير مصنوعة من النحاس الأحمر ، والحامل الحراري سائل. يضمن عدم وجود الماء في الفراغ مقاومة التجمد. هيكل متين مع مقاومة جيدة للرياح. خط الأنابيب محمي بواسطة مشعب البولي يوريثين. الأختام المطاطية المضادة للغبار تحافظ على الغبار وهطول الأمطار.
تعمل بكفاءة في درجات حرارة تصل إلى -35 درجة مئوية ، نوع الوظيفة هو نظام ضغط للتدفئة. يوجد جهاز تحكم للتحكم في السخان ، حجم الأنابيب 1800 مم ، حجم الخزان 135-300 لتر ، قوة عنصر التسخين 1.5-2 كيلو واط. يتم تصنيع الفتحات وفقًا للشهادات الدولية ، مما يضمن سلامتها وموثوقيتها.
كيف هو جامع نوع الفراغ
أجهزة التفريغ الحديثة التي تزود الغرف بالحرارة والماء الساخن بسبب الطاقة الشمسية مختلفة نوعًا ما من الناحية التكنولوجية وتنقسم إلى أنواع مثل:
- أنبوبي بدون طلاء زجاجي واقي ؛
- وحدة مع انخفاض التحويل ؛
- نسخة مسطحة قياسية
- جهاز مع عزل حراري شفاف ؛
- وحدة الهواء
- مشعب فراغ مسطح.
لديهم جميعًا تشابه بنّاء مشترك ، لذا فهم يتألفون من:
- أنبوب خارجي شفاف ، يتم ضخ الهواء منه بالكامل ؛
- أنبوب مسخن يقع في أنبوب كبير حيث يتحرك سائل أو ناقل حراري غازي ؛
- واحد أو اثنان من الموزعين الجاهزين ، حيث يتم توصيل أنابيب ذات عيار أكبر ودخول دائرة دوران الأنابيب الرقيقة الموضوعة بالداخل.
يشبه الهيكل بأكمله إلى حد ما ترمس بجدران شفافة ، حيث يتم الحفاظ على مستوى عالٍ غير مسبوق من العزل الحراري. بفضل هذه الميزة ، يكتسب جسم الأنبوب الداخلي القدرة على الإحماء النوعي وإعطاء مصدر الطاقة بالكامل لسائل التبريد المتداول بالداخل.
ما هو المجمع والغرض من المجمعات الشمسية
المجمع الشمسي هو جهاز يجمع الطاقة الإشعاعية ثم ينقل الحرارة المخزنة إلى المستهلكين. في الممارسة العملية ، يتم استخدام مصطلح آخر - المجمع الشمسي.
حسب التعيين ، يتم تقسيم استخدام التركيبات الشمسية (التركيبات الشمسية):
- المكثفات الشمسية هي الأجهزة التي تجمع الطاقة الشمسية في تيار ضيق. يتم استخدامها لصهر المعدن. في معهد NPO "Physics-Sun" (طشقند) ، تم تطوير وتصنيع أفران الصهر ، حيث تم تحقيق درجات حرارة تزيد عن 5000 ... 5500 درجة مئوية ؛
- الألواح الشمسية - أجهزة لتحويل الإشعاع من الشمس إلى طاقة كهربائية ؛
- محطات تحلية المياه بالطاقة الشمسية - آلات مصممة للحصول على المياه العذبة من المياه التي تحتوي على نسبة عالية من الأملاح المعدنية ؛
- تركيبات التجفيف الشمسي - الأجهزة الحرارية التي يتم فيها إزالة الرطوبة من الخضار والفواكه باستخدام طاقة الشمس ؛
- السخانات الشمسية (مجمّع الهواء الشمسي) - منشآت لنقل تدفق الحرارة من الأشعة تحت الحمراء إلى ناقلات الحرارة.
أنواع مختلفة من مجمعات الفراغ
أنواع مختلفة من مجمعات الفراغ
يتم استخدام نوعين من الأنابيب الزجاجية في تصميم المجمعات:
- متحد المحور؛
- ريشة.
دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل منهم.
أنبوب محوري
إنه نوع من الترمس يتكون من دورق مزدوج. اللمبة الخارجية مطلية بمادة خاصة ممتصة للحرارة. يتم إنشاء فراغ بين الأنبوبين. أتاح ذلك ضمان انتقال الحرارة أثناء التشغيل مباشرةً من المصابيح الزجاجية.
يوجد داخل كل أنبوب واحد آخر - نحاس (مملوء بسائل أثيري). عندما ترتفع درجة الحرارة ، يتبخر هذا السائل ، وينقل الحرارة المخزنة ويتدفق مرة أخرى كتكثيف. ثم تتكرر الدورة مرارًا وتكرارًا.
أنبوب الريش
يتكون هذا النوع من الأنابيب من مصباح حائط واحد. بالمناسبة ، فهي تتجاوز بشكل كبير نظيراتها المحورية في سمك الجدار. الأنبوب النحاسي مقوى بلوح مموج خاص معالج بمادة ممتصة للرطوبة. اتضح أن الهواء في هذه الحالة يتم ضخه من قناة الحرارة بأكملها.
بالمناسبة ، هذه القنوات مختلفة أيضًا:
- التدفق المباشر
- ضرب الأنابيب.
قنوات من نوع "Hit Pipe"
نقل الحرارة في جهاز تجميع شمسي مفرغ من النوع "أنبوب حراري"
الاسم الآخر هو أنابيب الحرارة. وهي تعمل على النحو التالي: عندما ترتفع درجة الحرارة ، يرتفع السائل الأثيري في الأنابيب المغلقة إلى أعلى القناة ، وبعد ذلك يتكثف هناك في مجمع حرارة مجهز خصيصًا. في الحالة الأخيرة ، ينقل السائل الطاقة الحرارية وينزل إلى أسفل الأنبوب. من مجمع الحرارة ، يتم نقل الحرارة بشكل أكبر إلى النظام باستخدام ناقل حراري متداول.
أنبوب حراري للأنبوب المفرغ المحوري مع مشعب ثنائي الأنبوب
من المميزات أن الأنابيب المعدنية هنا لا يمكن أن تكون نحاسية فحسب ، بل من الألومنيوم أيضًا.
قنوات التدفق المباشر
يوجد في كل من هذه القنوات في الأنبوب الزجاجي أنبوبان معدنيان في وقت واحد. في إحداها ، يدخل السائل إلى القارورة ، ثم يسخن هناك ويخرج من خلال الثانية.
صنع فراغ مشعب بيديك
الأهمية! من الصعب للغاية صنع مجمّع شمسي بيديك من نوع الفراغ. يمكن أن تكون التكاليف مرتفعة للغاية.
يمكنك صنع مجمّع شمسي فراغ بيديك. سوف تحتاج إلى شراء أنابيب زجاجية لصناعة الألبان أو آلات الحلب.يتم تحقيقها جنبًا إلى جنب مع الأكمام المطاطية الخاصة ، والتي يمكن من خلالها تركيبها في مخططات الأسلاك المختلفة.
داخل الأنابيب الزجاجية ، ستحتاج إلى وضع أنابيب فولاذية أو نحاسية مطلية باللون الأسود. يجب حماية اللحام أو اللحام بشكل إضافي بأشرطة عازلة للحرارة ، على سبيل المثال ، مقطوعة من رغوة البولي إيثيلين.
عند صنع مجمّع شمسي من النوع الفراغي ، سيكون من الضروري ضخ الهواء من الأنابيب الزجاجية. يتم تفريغ الهواء باستخدام مضخة تفريغ. هنا تحتاج إلى استخدام تركيبات خاصة ، والتي ستغلق بإحكام فور فصل أنبوب الشفط من مضخة التفريغ. تتيح الأجهزة اللوحية الحديثة الحصول على فراغ يصل إلى 25 ... 30٪ من قيمة الغلاف الجوي الأولية.
قبل البدء في العمل ، يجب عليك تقييم نقاط قوتك. هذه الأجهزة مكلفة للغاية في التصنيع. ليست هناك حاجة إلى أدوات وأجهزة باهظة الثمن فقط هنا. أنت أيضًا بحاجة إلى مهارة أداء العمل باستخدام تركيبات الفراغ.
يمكنك تجميع التثبيت من العناصر الجاهزة:
- إطار مصنوع للتثبيت.
- قم بتوجيهه بالنسبة إلى النقاط الأساسية.
- شراء أنابيب متحدة المحور كاملة مع المبادلات الحرارية.
- تركيب خطوط أنابيب الإمداد والتفريغ.
- يتم تركيب الأنابيب المفرغة وتوصيلها بخطوط الأنابيب الرئيسية.
- القيام بأعمال العزل الحراري لجميع نقاط توصيل القوارير وخطوط الأنابيب.
المميزات والعيوب
مجمعات الفراغ الشمسية لديها فقد أقل للحرارة مقارنة بالمسطحات. جعل استخدام تقنية النانو الفراغي في إنتاج المجمعات من الممكن تحقيق كفاءة وموثوقية عالية لأنظمة الطاقة الشمسية.
دعنا نفكر في المزايا الرئيسية لاستخدام مجمعات الفراغ:
- أداء. يوجد فراغ في أنابيب التجميع - عازل حراري مثالي ، والذي يسمح لك بالحفاظ على المستوى الأمثل للحرارة حتى في فترة الخريف والشتاء. من خلال الحفاظ على الكفاءة عند مستوى عالٍ ، فإن إنتاجية المجمع الفراغي تكون 40٪ أعلى من تلك الخاصة بالمجمع المسطح.
- الموثوقية. العمر التشغيلي لمجمعات الفراغ حوالي 30 سنة. يعود سبب متانتها وتشغيلها الخالي من المتاعب إلى المواد المتينة الحديثة. تحتوي الأنابيب المفرغة على نحاس عالي الجودة. الغلاف الخارجي للأنابيب مصبوب من زجاج البورسليكات القادر على تحمل الأحمال العالية. يعد استخدام المجمعات الفراغية أمرًا مهمًا بشكل خاص للمناطق المناخية حيث لا تكون العواصف والأعاصير والبرد شائعة.
- كفاءة الطاقة الشمسية. الشكل الأسطواني لممتص جهاز تجميع الفراغ يلتقط ويحتفظ حتى بالطاقة الشمسية المبعثرة ، والتي لا يستطيع المصحح المسطح تحويلها. يمكن الاحتفاظ بنسبة 40٪ من الطاقة الشمسية من متر مربع واحد من جهاز امتصاص نظام شمسي مفرغ من الهواء مقارنة بمساحة مماثلة لمنشأة شمسية مسطحة. يتيح لك استدارة الأنابيب الحصول على ما يصل إلى 97٪ من الطاقة الشمسية من الصباح الباكر حتى وقت متأخر من المساء.
- سهولة الاستعمال. في حالة تلف الأنبوب المفرغ ، يتم استبداله دون إيقاف النظام (لا حاجة لتصريف السائل المتداول). إذا كان هناك نقص في الحرارة ، يمكنك إضافة عدة أنابيب ، وإذا كان هناك فائض ، يمكنك إزالته مؤقتًا. بعد تنظيف مشعب الفراغ من الثلج أو الجليد ، يصبح جاهزًا للعمل بسرعة. سطح المجمع لديه خمول حراري منخفض بسبب طلاء الزجاج الرقيق.
- تطهير المياه. تصل درجة حرارة تسخين المياه أثناء تشغيل النظام الشمسي إلى مستويات عالية ، مما يضمن تطهيرها ويمنع تكاثر الكائنات المسببة للأمراض.
- سهولة التركيب. عند تركيب مجمعات الفراغ ، لا توجد صعوبات خاصة ، الشيء الرئيسي الذي يجب الالتزام به هو وضع المجمع بزاوية للسماح للسائل الموجود داخل الأنابيب بالتصريف.
يتم تقليل عيوب التسخين الشمسي إلى كفاءة منخفضة للغاية في درجات الحرارة المنخفضة وفي الليل ، وبالتالي فإن السؤال هو أن نظام التدفئة هذا لا يمكن أن يكون الوحيد في المنزل. كما أن المجمعات الشمسية الفراغية أغلى من المجمعات المسطحة.
تزداد شعبية التركيبات الشمسية الفراغية بين السكان والشركات الكبيرة. إذا كان الكثيرون خائفين في وقت سابق من سعر المشكلة ، فقد انخفضت تكلفة المعدات اليوم بشكل طفيف ، وتم تحسين الوظيفة وتعديلها.
مبدأ تشغيل الأنبوب المفرغ من نوع SKE.
مفتاح النظام الشمسي هو الأنبوب الزجاجي المفرغ. يتكون كل أنبوب مفرغ من مصباحين زجاجيين.
القارورة الخارجية مصنوعة من زجاج بوروسيليكات شديد الصلابة يمكنه تحمل تأثير تساقط أحجار البرد بسرعة 18 م / ث ويصل قطرها إلى 35 مم.
المصباح الداخلي مصنوع أيضًا من زجاج البورسليكات ومغطى بطبقة خاصة من ثلاث طبقات مع تغيير تدريجي لطبقات الامتصاص ALN / AIN-SS / CU. بفضل استخدام التقنيات الجديدة ، يتم تحقيق معامل امتصاص عالي وقدرة منخفضة على الضرب ، مما يسمح بالوصول إلى + 380 درجة مئوية في منتصف الأنبوب في ضوء الشمس المباشر ، دون الإضرار بالمنتج نفسه.
يتم ضخ الهواء بين المصباحين الزجاجيين لخلق فراغ يمنع التوصيل الحراري العكسي وفقدان الحرارة بالحمل الحراري. يوجد في منتصف المصباح الزجاجي أنبوب حراري مغلق (HEAT PIPE) ، مصنوع من النحاس الأحمر النقي ، يوجد في منتصفه سائل منخفض الغليان والتبخر ، يقوم بوظيفة نقل الحرارة إلى المبرد. يوضح الشكل أدناه كيف يعمل الأنبوب المفرغ.
تتراوح الشدة الرئيسية للإشعاع الشمسي في الظروف الأرضية في النطاق الطيفي 0.28 ميكرومتر - 3 ميكرومتر. ينقل زجاج البورسليكات موجات الإشعاع الشمسي في نطاق 0.4 ميكرون - 2.7 ميكرون. من خلال اختراق القارورة الخارجية الشفافة ، يتم الاحتفاظ بالطاقة في الدورق الثاني ، حيث يتم تطبيق طبقة ماصة شديدة الانتقائية ومعتمة.
نتيجة لامتصاص الضوء من قبل الماص وانبعاثه اللاحق ، يزداد الطول الموجي إلى 11 ميكرومتر. الزجاج هو حاجز لا يمكن اختراقه للموجات الكهرومغناطيسية بهذا الطول. الطاقة الشمسية محاصرة على جهاز الامتصاص. بامتصاص الإشعاع الشمسي ، يمكن للممتص ، حتى بدون لمبة خارجية ، أن يسخن حتى درجة حرارة + 80 درجة مئوية. يبعث جهاز الامتصاص الذي يتم تسخينه إلى درجة حرارة كهذه طاقة حرارية ، والتي تخترق جسم المصباح الثاني ، ويتم نقلها إلى أنبوب التدفئة. نظرًا لظهور تأثير الاحتباس الحراري ، الذي يعتمد على الطاقة المتراكمة تحت الزجاج ، في منتصف القارورة الثانية ترتفع درجة الحرارة إلى + 180 درجة مئوية. تعمل هذه الحرارة على تسخين سائل منخفض الغليان والتبخر ، والذي عند + 25 درجة مئوية - + 30 درجة مئوية ، يتحول إلى بخار ، يرتفع ، وينقل الحرارة إلى جزء العمل من أنبوب التدفئة ، حيث يحدث التبادل الحراري مع المبرد. يؤدي إطلاق الحرارة إلى تكثيف البخار وتدفقه إلى قاع أنبوب التدفئة ، وتتكرر الدورة مرة أخرى.
يوفر معامل نقل الحرارة المرتفع لسائل الغليان والتبخر بسهولة ، وكميته الضئيلة والأبعاد الصغيرة نسبيًا لأنابيب التدفئة التوصيل الحراري الفعال. يعمل HEAT PIPE مثل الصمام الثنائي الحراري. الموصلية الحرارية عالية جدًا في اتجاه واحد (أعلى) ومنخفضة في الاتجاه المعاكس (أسفل).
من أجل الحفاظ على فراغ بين الدورق الزجاجي ، يتم وضع طبقة من الباريوم على الجزء الداخلي السفلي من الدورق. تمتص بنشاط ثاني أكسيد الكربون ، CO ، N ، O ، H O و H أثناء تخزين وتشغيل الأنبوب. توفر طبقة الباريوم أيضًا مؤشرًا مرئيًا واضحًا لحالة الفراغ. اللون الأبيض يعني انتهاك ظروف الفراغ.
يمنحنا المزيج المثالي بين أنابيب النحاس المفرغة والحرارة المزايا التالية على المجمعات المسطحة:
كفاءة حرارية عالية.بفضل الطرق الحديثة لنقل الحرارة ، طلاء ماص عالي الجودة.
نطاق واسع من العمل: نظرًا لقدرته الحرارية المنخفضة ، فهو قادر على العمل في السحب العالية (في نطاق الأشعة تحت الحمراء التي تمر عبر السحب).
يعمل كل أنبوب بشكل مستقل عن الآخر. نظرًا لأن التجمد لا يتدفق إلى منتصف الأنبوب ، ويكون وصوله مقيدًا بواسطة المبادل الحراري ، في حالة حدوث ضرر مادي ، يستمر المجمع في العمل.
وزن أقل للمجمع مع كفاءة أفضل للمجمع.
كفاءة عمل أفضل في الشتاء بفضل المكنسة الكهربائية. يمكن أن يتحمل الأنبوب الصقيع عند -50 درجة مئوية.
كيف تعمل الأنابيب المفرغة
وظيفة أنابيب تجميع الطاقة الشمسية المفرغة هي امتصاص الإشعاع الشمسي ومنعها من الهروب إلى البيئة. يمكن أن تترك الطاقة الحرارية الجزء العامل من المجمع الشمسي الفراغي بطريقتين - بسبب النقل المباشر للحرارة وفي شكل الأشعة تحت الحمراء.
يستبعد التجويف بين الجدران الزجاجية عمليًا النقل المباشر المحتمل للحرارة في الفراغ ، ولا توجد جزيئات من المواد يمكنها نقلها.
الطلاء الانتقائي (ماص) يمتص الطاقة الشمسية ويمنعها من الهروب. هناك أنواع مختلفة من هذه الطلاءات ، تختلف في الامتصاص والانبعاثية.
ينعكس الزجاج بعض جزء من الإشعاع الشمسي ، لكنه غير مهم - فالضوء المرئي يشكل جزءًا فقط من الطيف الممتص. المجمعات عالية الجودة مصنوعة من زجاج البورسليكات عالي القوة ، وهو مقاوم للتلف الميكانيكي.
يصعب خدش زجاج البوروسيليكات أو تغطيته وسيستمر لعقود دون تغيير الإنتاجية.
كيفية الاختيار / التمويل
كما ذكرنا في بداية المقال ، كلما زاد عدد الأنابيب الموجودة في مجمع الفراغ ، وكلما كانت أكثر سمكًا ، كان ذلك أفضل. يجب اختيار المجمع وفقًا لحجم المنطقة الساخنة.
الموديلات التي تحتوي على 10 أنابيب ويبلغ قطر المجمع 850 مم قادرة على تسخين 2-3 غرف بشكل كامل. متوسط سعر هذا النموذج من 12000 روبل.
بالنسبة للمنازل الخاصة متوسطة الحجم ، يجدر اختيار نموذج به 20-25 أنبوبًا وعرض مجمع يصل إلى 2000 مم. متوسط السعر - من 20000 روبل.
بالنسبة للمنازل الكبيرة ، يمكن شراء نموذج من 30 أنبوبًا بقطر 2500 ملم. سعر هذه الأجهزة يبدأ من 22000 روبل.
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن المكونات الإضافية لها أيضًا نطاق واسع من الأسعار وقد تختلف اختلافًا كبيرًا في السعر. على سبيل المثال ، يصل سعر أغلى خزان تخزين مزود بمبادلين حراريين إلى 125000 روبل.
في المتوسط ، تدفع مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية عن نفسها في غضون 2-5 سنوات.
مجمعات مسطحة
يقوم المجمع الشمسي المسطح بتسخين الناقل الحراري باستخدام ممتص لوحي. يتم ترتيبه بكل بساطة. في الواقع ، هذه لوحة من المعدن الممتص للحرارة ، مطلية باللون الأسود من الأعلى بطلاء خاص. يتم توصيل أنبوب اعوج بإحكام (ملحوم) بالسطح السفلي للصفيحة ، والذي من خلاله يدور السائل.
يضمن الحبر الأسود الانتقائي أقصى امتصاص لأشعة الشمس مع انعكاس صفري تقريبًا. تقوم الأشعة الممتصة بتسخين المبرد تحت جهاز الامتصاص ، والذي بدوره يتم تغذيته بشكل أكبر في النظام. لتقليل فقد الحرارة ، يتم عزل جهاز الامتصاص عن جسم المجمع والزجاج المقسى ، وخالي من أكاسيد الحديد تقريبًا. يتم تثبيته فوق جهاز الامتصاص ويعمل كغطاء علوي للغلاف. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح لك استخدام هذا الزجاج إنشاء نوع من "تأثير الاحتباس الحراري" ، مما يزيد من تسخين جهاز الامتصاص ، وبالتالي درجة حرارة المبرد.
كيف يعمل المجمع الشمسي
بالإضافة إلى الضوء المرئي ، يحتوي الإشعاع الشمسي أيضًا على طيف الأشعة تحت الحمراء غير المرئي. هو الذي ينقل الطاقة الحرارية.على أساس البحث ، ثبت أنه في منطقة مناخية معتدلة ، تصل شدة الإشعاع الحراري في الظهيرة إلى أكثر من 5 كيلو واط / م 2. في التين. يوضح الشكل 1 اعتماد التشمس الكلي لخط عرض 48 درجة شمالًا.
تين. 1 تشمس كامل للإشعاع الشمسي لفترات مختلفة من المنطقة المعتدلة في أوروبا
غذاء للفكر! ينقسم الإشعاع الحراري إلى: مباشر ومنتشر. لذلك ، حتى في يوم غائم ، يتم الشعور بتدفق تدفق الحرارة الشمسية. من الرسم التوضيحي المقدم ، يمكن ملاحظة أن كمية الحرارة الواردة في فترتي الصيف والشتاء لها اختلافات كبيرة. لذلك ، عند تصميم الأجهزة ، تؤخذ الكفاءة الممكنة في الاعتبار فيما يتعلق بالتكاليف.
يظهر الرسم التخطيطي للمجمع الشمسي في الشكل. 2. يدخل الإشعاع الشمسي إلى المجمع من خلال سياج نصف شفاف. يتم امتصاص الحرارة على لوحة الاستقبال المطلية باللون الأسود. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة حرارة الجسم الأسود. تتم عملية نقل الحرارة اللاحقة عن طريق الحمل الحراري. يتم نقل الحرارة من الجدار الساخن إلى تدفق السائل (الغاز) الذي يتحرك عبر خطوط الأنابيب. الوسيط المتحرك يسخن.
انتباه! لمنع فقدان الحرارة ، يتم عزل سياج المجمع حرارياً. نظرًا لاستخدام الحرارة المتلقاة في الداخل لتسخين التدفق ، فإن شدة الإشعاع المنعكس من اللوحة التي تتلقى الإشعاع تكون منخفضة.
