Các thiết bị thu năng lượng nhiệt mặt trời được gọi là bộ thu năng lượng mặt trời. Bộ thu năng lượng mặt trời có khả năng đốt nóng vật liệu mang nhiệt. Đây là cách chúng khác với các tấm pin mặt trời, chỉ có khả năng tạo ra năng lượng điện. Do ưu điểm này, bộ thu chân không được sử dụng rộng rãi cho các hệ thống cấp nước nóng và sưởi ấm không gian. Có hai loại bộ thu năng lượng mặt trời: phẳng và chân không. Mục đích của bài viết này là nói về bộ thu năng lượng mặt trời chân không.
Các loại ống chân không
Có năm loại ống chân không cho bộ thu năng lượng mặt trời. Chúng khác nhau về cấu trúc và thiết kế bên trong. Ngoài ra, mỗi loại có thể được bổ sung một chất hấp thụ bằng kim loại (thường là nhôm), được đặt bên trong bầu thủy tinh ở dạng ống.
Quan trọng! Hầu hết các nhà sản xuất lấp đầy khoảng trống dưới cùng giữa các bức tường kính bằng bari - nó hấp thụ các tạp chất khí và cải thiện đặc tính cách nhiệt. Sự vắng mặt của nó có thể làm giảm đến 15% hiệu suất của bộ thu.
Ống chân không Thermosiphon (mở)
Loại ống thu năng lượng mặt trời này được sử dụng trong các bộ thu có bể chứa bên ngoài. chúng chứa đầy nước và tạo thành một thể tích với bể chứa. Nước nóng từ bình dâng lên bình, nước nguội đi xuống bình.
Bộ thu chân không Thermosiphon được sử dụng trong các trường hợp sau:
- Để đấu nối với hệ thống cấp nước nóng;
- Ở những vùng có mức độ cách nhiệt cao trong mùa lạnh;
- Dùng theo mùa (xuân, hạ, thu).
Ống đồng trục (Ống nhiệt)
Đây là loại ống chân không phổ biến nhất. Nó chứa một ống đồng bên trong bầu thủy tinh chứa đầy chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp hoặc nước áp suất thấp.
Khi đun nóng, chất lỏng hoặc nước bắt đầu sôi, hơi nước bốc lên, đồng thời nóng lên từ các bức tường đồng. Ở phía trên, nó đi vào bộ trao đổi nhiệt - một bộ phận giãn nở ở phần cuối, trong đó nó tỏa nhiệt qua các bức tường cho nước chảy xung quanh nó.
Sau khi làm mát, hơi nước ngưng tụ trên thành của bộ trao đổi nhiệt và chảy xuống. Chu kỳ được lặp lại một lần nữa.
Sơ đồ cấu trúc bên trong của một ống đồng trục và bộ trao đổi nhiệt.
Ống đồng trục đôi
Nguyên lý hoạt động của bộ tản nhiệt như vậy cũng giống như cái trước, chỉ có một ngoại lệ - hai ống đồng chứa chất lỏng được nối với một bộ trao đổi nhiệt. Hệ thống song song cho phép loại bỏ nhiệt hiệu quả hơn, công suất lớn và diện tích tường của bộ trao đổi nhiệt cho phép bạn nhanh chóng làm nóng nước.
Một ống góp chân không đồng trục đôi được lắp đặt khi cần thiết:
- Cung cấp sự gia nhiệt nhỏ của khối lượng nước lớn;
- Cần có nhiệt năng trong ngày nắng;
- Mức độ cách ly trung bình cao;
- Có sự bơm nước nhanh chóng qua hệ thống.
Ống chân không lông vũ
Chúng có một bộ trao đổi nhiệt bổ sung trong thiết kế của chúng, cho phép loại bỏ nhiệt hiệu quả hơn từ bên trong bầu thủy tinh. Nó thường được làm dưới dạng hai tấm dọc nằm ở hai bên của tấm đồng tản nhiệt.
Nếu không, nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống với ống đồng trục.
Ống chân không hình chữ U (kiểu chữ U)
Hệ thống này về cơ bản khác với những hệ thống trước đó. Nó sử dụng hai dòng - cho nước lạnh và nước nóng.
Một bộ trao đổi nhiệt có dạng chữ U tiếng Anh được lắp vào một bình thủy tinh, qua đó nước chảy qua.Từ đường có nước lạnh, nó đi vào nó, nóng lên và trở lại đường ống với nước nóng.
Ống góp chân không kiểu chữ U là hiệu quả nhất, nhưng khó lắp đặt. Trong quá trình lắp ráp, các đường dòng được hàn vào các ống đồng bên trong bầu thủy tinh. Kết quả là một hệ thống tích hợp duy nhất có hiệu suất năng lượng cao, nhưng khả năng bảo trì thấp.
Lắp bình trên một ống đồng hình chữ U.
Phích cắm
Nếu không thể mua phích cắm làm sẵn, bạn sẽ phải tự làm. Bất kỳ polyme nào có điểm nóng chảy trên 150 độ đều thích hợp cho việc này. Ví dụ, polyurethane.
Bạn cần cố gắng cắt một hình tròn có đường kính sao cho nó lọt vào bình. Ở chính giữa của nó, khoét một lỗ cho ống đồng. Nó cũng sẽ vào với ít nỗ lực. Độ dày của phích cắm phải là 5-10 mm, điều này là đủ.
Đầu của phích cắm phải có đường kính lớn hơn. Sao cho nó chặn hoàn toàn đầu vào của khối mà chất làm mát lưu thông.
Phích cắm ống góp chân không, mặt bên.
Ưu và nhược điểm của bộ thu chân không
Ưu điểm chính của các thiết bị được gọi là gần như hoàn toàn không có thất thoát nhiệt trong quá trình hoạt động. Điều này được đảm bảo bởi môi trường chân không, là một trong những chất cách điện tự nhiên chất lượng cao nhất. Nhưng danh sách các lợi ích không kết thúc ở đó. Các thiết bị này có những lợi thế rõ rệt khác, ví dụ:
- hiệu quả của công việc ở các chỉ số nhiệt độ thấp (lên đến -30 ° С);
- khả năng tích lũy nhiệt độ lên đến 300 ° С;
- sự hấp thụ nhiệt năng tối đa có thể, kể cả quang phổ không nhìn thấy được;
- hoạt động ổn định;
- ít nhạy cảm với các biểu hiện của khí quyển hung hãn;
- lượng gió thấp, do các tính năng thiết kế của hệ thống hình ống có khả năng truyền các khối không khí có mật độ khác nhau qua chính chúng;
- mức độ hiệu quả cao ở những vùng có khí hậu ôn hòa, mát mẻ, ít ngày nắng rõ;
- độ bền tuân theo các quy luật hoạt động cơ bản;
- tính sẵn sàng để sửa chữa và khả năng thay đổi không phải toàn bộ hệ thống, mà chỉ một phân đoạn bị lỗi.
Những bất lợi bao gồm việc người thu gom không có khả năng tự làm sạch khỏi sương giá, băng, tuyết và giá thành cao của các bộ phận cần thiết để lắp ráp thiết bị tại nhà.
Cách đặt thiết bị đúng cách
Để bộ thu chân không hoạt động đầy đủ và hiệu quả, cung cấp năng lượng cần thiết cho không gian sống, nó cần phải tìm được nơi thành công nhất và định hướng chính xác thiết bị so với các khu vực trên thế giới.
Đối với các khu định cư ở bán cầu bắc, điều quan trọng là phải đặt bộ thu ở phần phía nam của mái nhà hoặc ở phía có nắng của địa điểm. Nên cung cấp độ lệch tối thiểu cho mặt phẳng của thiết bị.
Nếu không có cách nào để hướng mặt bằng về phía nam, thì nên chọn phối cảnh nhẹ nhàng nhất trong không gian mở giữa hai phía tây và đông.
Khu phức hợp năng lượng mặt trời không được che khuất bởi ống khói, các mảnh trang trí của mái nhà, cành cây lan rộng và các công trình kỹ thuật hoặc khu dân cư cao. Điều này sẽ làm giảm hiệu quả của công việc và giảm mức độ phát nóng của các phần tử hoạt động.
Nếu thiết bị được đặt đúng vị trí, nó sẽ cung cấp sản lượng nhiệt gần như giống nhau trong suốt cả năm, bất kể mùa nào.
Nếu bạn không có nhiều kinh nghiệm trong việc thực hiện các công việc sửa chữa, lắp đặt, sửa chữa đường ống nước phức tạp thì việc hút chân không ống nước tại nhà là điều không hợp lý. Quá trình này rất tốn công sức và đòi hỏi kiến thức đặc biệt và thiết bị chuyên dụng.
Ngoài ra, các bộ phận chân không tự chế tạo có mức độ hiệu quả thấp hơn nhiều so với các bộ phận sản xuất tại nhà máy. Vì vậy, hợp lý nhất là mua sản phẩm từ một nhà sản xuất chuyên dụng, sau đó cố gắng lắp ráp một số bộ phận ở nhà.
Các loại tấm pin mặt trời
Hệ thống năng lượng mặt trời được phân loại theo tính năng thiết kế của các ống và loại kênh nhiệt được sử dụng làm bộ thu:
1. Mô hình đồng trục của một bộ thu năng lượng mặt trời chân không để sưởi ấm một ngôi nhà là một bình cầu đôi làm bằng thủy tinh, trong khoang có không khí được hút chân không. Bề mặt được phủ một lớp sơn hấp thụ, do đó năng lượng được truyền từ chính ống.
2. Cấu trúc lông vũ là một vách, khoảng trống nằm ở đây trong không gian của kênh dẫn nhiệt, một phần của nó, cùng với phần chứa, được tích hợp vào bình.
4. Trong các hệ thống có tuần hoàn cưỡng bức, một máy bơm công suất thấp được lắp đặt để tạo điều kiện di chuyển của chất mang. Đồng thời, điện năng tiêu thụ ít hơn nhiều so với năng lượng nhận được để sưởi ấm một ngôi nhà riêng.
5. Cũng có sự khác biệt về số lượng mạch. Trong các bộ thu gom đơn giản nhất, nước nóng được làm nóng và tiêu thụ từ bể chứa.
6. Những cái phức tạp hơn bao gồm một ống chân không và các phần tử lấy mẫu chất lỏng. Thiết bị có chứa môi trường chống đóng băng và không độc hại với các chất phụ gia chống ăn mòn và chống tạo bọt. Phương pháp này bảo vệ thiết bị khỏi muối và cáu cặn một cách đáng tin cậy và góp phần làm cho thiết bị hoạt động lâu hơn trong quá trình gia nhiệt.
Tổng quan về các mô hình và đặc điểm của chúng
Hiện tại, Trung Quốc là quốc gia đi đầu trong việc sản xuất các bộ thu năng lượng mặt trời. Theo đánh giá của các chủ nhà riêng, các nhà sản xuất trong nước cũng cung cấp các thiết bị có đặc tính tốt để bán. Các thiết bị của Châu Âu có giá khá cao, nhưng theo thời gian, chi phí mua và lắp đặt thiết bị là hoàn toàn hợp lý. Các công ty nổi tiếng nhất sản xuất các bộ sưu tập sau:
Hệ thống ống nước: Bạn sẽ phải trả ÍT NHẤT 50% cho nước với phần đính kèm vòi này
Bộ sưu tập Dacha và Universal là những thiết bị nổi tiếng nhất của một nhà sản xuất trong nước. SCH-18 có hiệu quả cao với nhiệt độ ngưng tụ lên đến 250 ° C. Các bình được làm bằng đồng đỏ, chất mang nhiệt là chất lỏng. Việc không có nước trong chân không đảm bảo khả năng chống đóng băng. Vỏ máy chắc chắn với khả năng chống gió tốt. Đường ống được bảo vệ bởi một ống góp polyurethane. Gioăng cao su chống bụi giúp ngăn bụi và lượng mưa ra ngoài.
Chúng hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ xuống -35 ° C, loại chức năng là một hệ thống áp suất để sưởi ấm. Có một bộ điều khiển để điều khiển lò sưởi, kích thước của các ống là 1800 mm, thể tích của bình là 135-300 lít, công suất của bộ phận sưởi ấm là 1,5-2 kW. Các ống góp được sản xuất phù hợp với các chứng nhận quốc tế, đảm bảo độ an toàn và độ tin cậy của chúng.
Bộ thu của loại chân không như thế nào?
Các thiết bị chân không hiện đại cung cấp nhiệt và nước nóng cho các phòng do năng lượng mặt trời có công nghệ hơi khác nhau và được chia thành các loại như:
- hình ống không có lớp phủ bảo vệ thủy tinh;
- mô-đun với chuyển đổi giảm;
- phiên bản phẳng tiêu chuẩn;
- thiết bị cách nhiệt trong suốt;
- bộ phận không khí;
- ống góp chân không phẳng.
Tất cả chúng đều có điểm giống nhau mang tính xây dựng chung, vì vậy chúng bao gồm:
- ống trong suốt bên ngoài, từ đó không khí được bơm hoàn toàn ra ngoài;
- một đường ống được gia nhiệt nằm trong một đường ống lớn nơi chất lỏng hoặc chất khí chuyển động;
- một hoặc hai nhà phân phối đúc sẵn, mà các ống có kích thước lớn hơn được kết nối với nhau và mạch lưu thông của các ống mỏng đặt bên trong đi vào.
Toàn bộ cấu trúc phần nào gợi nhớ đến một cái phích nước với các bức tường trong suốt, trong đó mức độ cách nhiệt cao chưa từng có được duy trì. Nhờ tính năng này, thân ống bên trong có khả năng làm nóng chất lượng và cung cấp đầy đủ nguồn năng lượng cho chất làm mát lưu thông bên trong.
Bộ thu là gì và mục đích của bộ thu năng lượng mặt trời
Bộ thu năng lượng mặt trời là một thiết bị thu năng lượng bức xạ và sau đó truyền nhiệt lượng được lưu trữ cho người tiêu dùng. Trong thực tế, một thuật ngữ khác được sử dụng - một bộ thu năng lượng mặt trời.
Theo mục đích, việc sử dụng lắp đặt năng lượng mặt trời (lắp đặt năng lượng mặt trời) được chia nhỏ:
- bộ tập trung năng lượng mặt trời là thiết bị thu năng lượng mặt trời thành một dòng hẹp. Chúng được sử dụng để nấu chảy kim loại. Tại Viện NPO "Vật lý-Mặt trời" (Tashkent), các lò nung chảy đã được phát triển và sản xuất, trong đó nhiệt độ hơn 5000 ... 5500 ° C đã đạt được;
- tấm pin mặt trời - thiết bị chuyển đổi bức xạ từ Mặt trời thành năng lượng điện;
- nhà máy khử muối bằng năng lượng mặt trời - máy được thiết kế để lấy nước ngọt từ nước có hàm lượng muối khoáng cao;
- hệ thống sấy bằng năng lượng mặt trời - các thiết bị nhiệt trong đó loại bỏ hơi ẩm ra khỏi rau và trái cây bằng cách sử dụng năng lượng của mặt trời;
- máy sưởi năng lượng mặt trời (bộ thu không khí bằng năng lượng mặt trời) là hệ thống lắp đặt để truyền thông lượng nhiệt từ bức xạ hồng ngoại đến chất mang nhiệt.
Các loại bộ thu chân không
Các loại bộ thu chân không
Có hai loại ống thủy tinh được sử dụng trong thiết kế của bộ thu:
- đồng trục;
- lông vũ.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn từng người trong số họ.
Ống đồng trục
Nó là một loại phích bao gồm một bình kép. Bên ngoài bóng đèn được phủ một chất hấp thụ nhiệt đặc biệt. Giữa hai ống được tạo ra chân không. Điều này có thể đảm bảo rằng nhiệt trong quá trình hoạt động được truyền trực tiếp từ các bóng đèn thủy tinh.
Bên trong mỗi ống có một cái nữa - đồng (nó chứa đầy chất lỏng thanh tao). Khi nhiệt độ tăng lên, chất lỏng này bay hơi, truyền nhiệt tích trữ và chảy trở lại dưới dạng ngưng tụ. Sau đó, chu kỳ lặp đi lặp lại.
Ống lông
Loại ống này bao gồm một bóng đèn gắn tường duy nhất. Nhân tiện, chúng vượt quá đáng kể so với các đối tác đồng trục của chúng về độ dày của tường. Ống đồng được gia cố bằng một tấm tôn đặc biệt được xử lý bằng chất hút ẩm. Nó chỉ ra rằng không khí trong trường hợp này được bơm ra từ toàn bộ kênh nhiệt.
Nhân tiện, các kênh như vậy cũng khác nhau:
- dòng chảy trực tiếp;
- Đánh ống.
Kênh loại "Hit Pipe"
Truyền nhiệt trong bộ thu năng lượng mặt trời chân không loại "Ống nhiệt"
Tên khác của chúng là ống dẫn nhiệt. Chúng hoạt động như sau: khi nhiệt độ tăng, chất lỏng thanh tao trong các đường ống kín dâng lên kênh, sau đó nó ngưng tụ ở đó trong một bộ thu nhiệt được trang bị đặc biệt. Trong trường hợp thứ hai, chất lỏng truyền nhiệt năng và đi xuống ống. Từ bộ thu nhiệt, nhiệt được truyền thêm vào hệ thống bằng cách sử dụng chất mang nhiệt tuần hoàn.
Ống dẫn nhiệt ống chân không đồng trục với ống góp 2 ống
Có đặc điểm là ống kim loại ở đây không chỉ có thể là đồng, mà còn có thể là nhôm.
Các kênh luồng trực tiếp
Trong mỗi kênh này trong ống thủy tinh có hai ống kim loại cùng một lúc. Ở một trong số chúng, chất lỏng đi vào bình, nóng lên ở đó và thoát ra khỏi bình thứ hai.
Tạo ống góp chân không bằng tay của chính bạn
Quan trọng! Việc chế tạo một bộ thu năng lượng mặt trời kiểu chân không là điều cực kỳ khó khăn. Chi phí có thể rất cao.
Bạn có thể làm một bộ thu năng lượng mặt trời chân không bằng tay của chính mình. Bạn sẽ cần mua ống thủy tinh cho ngành công nghiệp sữa hoặc máy vắt sữa.Chúng được thực hiện cùng với các ống bọc cao su đặc biệt, với sự trợ giúp của chúng có thể được gắn trong các sơ đồ đi dây khác nhau.
Bên trong các ống thủy tinh, bạn sẽ cần đặt các ống thép hoặc đồng sơn đen. Hàn hoặc vật hàn sẽ phải được bảo vệ bổ sung bằng các băng cách nhiệt, ví dụ, được cắt từ bọt polyetylen.
Khi chế tạo bộ thu năng lượng mặt trời kiểu chân không, sẽ cần phải bơm không khí ra khỏi ống thủy tinh. Không khí được hút chân không bằng bơm chân không. Ở đây bạn cần sử dụng một khớp nối đặc biệt, khớp nối này sẽ đóng chặt ngay lập tức sau khi ngắt đường ống hút khỏi máy bơm chân không. Các thiết bị tấm hiện đại giúp có thể thu được chân không lên tới 25 ... 30% giá trị khí quyển ban đầu.
Trước khi bắt đầu công việc, bạn nên đánh giá điểm mạnh của mình. Các thiết bị như vậy khá tốn kém để sản xuất. Ở đây không chỉ cần các công cụ và thiết bị đắt tiền. Bạn cũng cần có kỹ năng thực hiện công việc với việc lắp đặt chân không.
Bạn có thể lắp ráp cài đặt từ các phần tử làm sẵn:
- Một khung được tạo ra để cài đặt.
- Định hướng nó so với các điểm chính.
- Mua ống đồng trục hoàn chỉnh với bộ trao đổi nhiệt.
- Tiến hành lắp đặt các đường ống cấp và xả.
- Các ống chân không được lắp đặt và kết nối với các đường ống chính.
- Thực hiện công việc cách nhiệt tất cả các điểm nối của bình và đường ống.
Ưu điểm và nhược điểm
Các bộ thu chân không bằng năng lượng mặt trời ít mất nhiệt hơn so với các bộ thu nhiệt phẳng. Việc sử dụng công nghệ nano chân không trong sản xuất bộ thu đã giúp cho các hệ thống năng lượng mặt trời có thể đạt được hiệu quả và độ tin cậy cao.
Chúng ta hãy xem xét những ưu điểm chính của việc sử dụng bộ thu chân không:
- Hiệu suất. Có một chân không trong các ống thu nhiệt - một chất cách nhiệt lý tưởng, cho phép bạn duy trì mức nhiệt tối ưu ngay cả trong tiết thu - đông. Bằng cách giữ hiệu suất ở mức cao, năng suất của bộ thu chân không cao hơn 40% so với bộ thu phẳng.
- Độ tin cậy. Tuổi thọ của bộ thu gom chân không là khoảng 30 năm. Độ bền và hoạt động không gặp sự cố của chúng là do vật liệu bền hiện đại. Các ống chân không chứa đồng chất lượng cao. Vỏ ngoài của các ống được đúc từ thủy tinh borosilicat, có khả năng chịu tải trọng cao. Việc sử dụng bộ thu hút chân không đặc biệt quan trọng đối với các vùng khí hậu, nơi không hiếm gặp các trận cuồng phong, bão, mưa đá.
- Năng lượng mặt trời hiệu quả. Hình dạng hình trụ của bộ hấp thụ chân không thu nhận và giữ lại ngay cả năng lượng mặt trời bị phân tán, mà bộ chỉnh phẳng không thể chuyển đổi. Năng lượng mặt trời nhiều hơn 40% có thể được giữ lại từ một mét vuông của bộ hấp thụ của hệ thống năng lượng mặt trời chân không so với từ một khu vực tương tự của lắp đặt năng lượng mặt trời kiểu phẳng. Độ tròn của các ống cho phép bạn nhận tới 97% năng lượng mặt trời từ sáng sớm cho đến tối muộn.
- Dễ sử dụng. Trong trường hợp hư hỏng ống chân không, nó được thay thế mà không cần dừng hoạt động của hệ thống (không cần xả chất lỏng tuần hoàn). Nếu thiếu nhiệt, bạn có thể thêm vài đường ống, và nếu thừa, bạn có thể tạm thời loại bỏ nó. Sau khi làm sạch ống góp chân không khỏi tuyết hoặc đá, nó sẽ nhanh chóng hoạt động. Bề mặt bộ thu có quán tính nhiệt thấp do lớp kính mỏng.
- Khử trùng nước. Nhiệt độ đun nước trong quá trình hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời đạt mức cao, đảm bảo khử trùng và ngăn ngừa sự sinh sôi của các sinh vật gây bệnh.
- Dễ dàng cài đặt. Khi lắp đặt bộ thu chân không, không có khó khăn đặc biệt nào, điều chính cần phải tuân thủ là đặt bộ thu ở một góc để cho phép chất lỏng bên trong ống thoát xuống.
Nhược điểm của hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời là giảm hiệu suất cực thấp ở nhiệt độ thấp và vào ban đêm, do đó câu hỏi đặt ra là hệ thống sưởi này không thể là hệ thống duy nhất trong nhà. Ngoài ra, bộ thu năng lượng mặt trời chân không đắt hơn loại phẳng.
Việc lắp đặt năng lượng mặt trời chân không ngày càng trở nên phổ biến trong dân chúng và các công ty lớn. Nếu trước đây nhiều người sợ hãi vì giá của vấn đề này, thì ngày nay giá thành thiết bị đã giảm nhẹ, và chức năng cũng được cải tiến và sửa đổi.
Nguyên lý hoạt động của ống chân không kiểu SKE.
Chìa khóa của hệ mặt trời là ống chân không thủy tinh. Mỗi ống chân không gồm hai bóng đèn thủy tinh.
Vỏ ngoài của bình được làm bằng thủy tinh borosilicat cực kỳ cứng, có thể chịu được tác động của mưa đá rơi xuống với tốc độ 18 m / s và có đường kính lên đến 35 mm.
Bóng đèn bên trong cũng được làm bằng thủy tinh borosilicat và được phủ một lớp sơn ba lớp đặc biệt với sự thay đổi dần các lớp hấp thụ ALN / AIN-SS / CU. Do sử dụng công nghệ mới nên đạt được hệ số hấp thụ cao và khả năng đập thấp, cho phép đạt đến + 380 ° С ở giữa ống dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp mà không gây hại cho bản thân sản phẩm.
Không khí được bơm ra giữa hai bóng đèn thủy tinh để tạo chân không ngăn cản quá trình dẫn nhiệt ngược lại và mất nhiệt đối lưu. Ở giữa bầu thủy tinh có một ống dẫn nhiệt kín (HEAT PIPE), làm bằng đồng đỏ nguyên chất, ở giữa có chất lỏng ít sôi và bay hơi, thực hiện chức năng truyền nhiệt cho dung dịch làm mát. Hình bên dưới mô tả nguyên lý làm việc của ống chân không.
Cường độ chính của bức xạ mặt trời trong điều kiện trên cạn nằm trong dải quang phổ 0,28 µm - 3 µm. Thủy tinh borosilicate truyền sóng bức xạ mặt trời trong khoảng 0,4 micron - 2,7 micron. Thâm nhập qua bình trong suốt bên ngoài, năng lượng được giữ lại trên bình thứ hai, trên đó phủ một lớp hấp thụ không trong suốt có tính chọn lọc cao.
Kết quả của sự hấp thụ ánh sáng của chất hấp thụ và sự phát xạ sau đó của nó, bước sóng tăng lên 11 μm. Kính là một rào cản không thể xuyên qua đối với các sóng điện từ có độ dài như vậy. Năng lượng mặt trời đi vào thiết bị hấp thụ bị giữ lại. Hấp thụ bức xạ mặt trời, chất hấp thụ, ngay cả khi không có bóng đèn bên ngoài, có thể nóng lên đến nhiệt độ + 80 ° C. Chất hấp thụ được làm nóng đến nhiệt độ như vậy sẽ phát ra năng lượng nhiệt, xuyên qua thân của bóng đèn thứ hai, được chuyển đến ĐƯỜNG ỐNG NHIỆT. Do sự xuất hiện của hiệu ứng nhà kính, dựa trên năng lượng tích tụ dưới tấm kính, ở giữa bình thứ hai nhiệt độ tăng lên đến + 180 ° C. Nhiệt này làm nóng chất lỏng có độ sôi thấp và bay hơi, ở nhiệt độ + 25 ° C - + 30 ° C, biến thành hơi, bốc lên, truyền nhiệt đến bộ phận làm việc của ỐNG NHIỆT, nơi diễn ra quá trình trao đổi nhiệt với chất làm mát. Sự tỏa nhiệt buộc hơi nước ngưng tụ và chảy xuống đáy của ỐNG NHIỆT, và chu trình lặp lại một lần nữa.
Hệ số truyền nhiệt cao của chất lỏng dễ sôi và bay hơi, lượng không đáng kể và kích thước tương đối nhỏ của ỐNG NHIỆT cung cấp khả năng dẫn nhiệt hiệu quả. HEAT PIPE hoạt động giống như một diode nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt rất cao theo một hướng (lên) và thấp theo hướng ngược lại (xuống).
Để duy trì chân không giữa hai bình thủy tinh, người ta phủ một lớp bari vào thành dưới của bình. Nó tích cực hấp thụ CO, CO, N, O, HO và H trong quá trình bảo quản và vận hành ống. Lớp bari cũng cung cấp một dấu hiệu trực quan rõ ràng về trạng thái chân không. Màu trắng có nghĩa là điều kiện chân không bị vi phạm.
Sự kết hợp lý tưởng giữa chân không và ống đồng nhiệt mang lại cho chúng ta những ưu điểm sau so với bộ thu phẳng:
Hiệu suất nhiệt cao.nhờ phương pháp truyền nhiệt hiện đại, lớp phủ hấp thụ chất lượng cao.
Phạm vi làm việc rộng: do nhiệt dung thấp nên có khả năng làm việc trên các đám mây cao (trong dải hồng ngoại của tia đi qua các đám mây).
Mỗi ống hoạt động độc lập với nhau. Vì chất chống đông không chảy vào giữa ống và việc tiếp cận nó bị giới hạn bởi bộ trao đổi nhiệt, nên trong trường hợp có hư hỏng vật lý, bộ thu nhiệt vẫn tiếp tục làm việc.
Trọng lượng bộ thu nhỏ hơn với hiệu suất bộ thu tốt hơn.
Hiệu quả công việc tốt hơn vào mùa đông nhờ máy hút. Ống có thể chịu được sương giá ở -50 ° C.
Cách hoạt động của ống chân không
Chức năng của các ống thu năng lượng mặt trời sơ tán là hấp thụ bức xạ mặt trời và ngăn không cho nó thoát ra ngoài môi trường. Năng lượng nhiệt có thể rời khỏi bộ phận làm việc của bộ thu năng lượng mặt trời chân không theo hai cách - do truyền nhiệt trực tiếp và dưới dạng bức xạ hồng ngoại.
Khoang giữa các bức tường kính thực tế hoàn toàn loại trừ khả năng truyền nhiệt trực tiếp trong chân không, không có phân tử chất nào có thể thực hiện nó.
Lớp phủ chọn lọc (chất hấp thụ) hấp thụ năng lượng mặt trời và ngăn không cho nó thoát ra ngoài. Có nhiều loại lớp phủ khác nhau, khác nhau về độ hấp thụ và độ phát xạ.
Một phần của bức xạ mặt trời bị phản xạ bởi thủy tinh, nhưng nó không đáng kể - ánh sáng nhìn thấy chỉ chiếm một phần của quang phổ hấp thụ. Bộ sưu tập chất lượng cao được làm bằng thủy tinh borosilicat có độ bền cao, có khả năng chống lại các tác hại cơ học.
Thủy tinh borosilicate khó bị xước hoặc mờ và sẽ tồn tại trong nhiều thập kỷ mà không thay đổi thông lượng.
Cách chọn / tài chính
Như đã đề cập ở phần đầu của bài viết, càng có nhiều ống trong ống góp chân không và chúng càng dày thì càng tốt. Bộ thu nhiệt nên được chọn theo kích thước của khu vực được gia nhiệt.
Mô hình với 10 ống và đường kính bộ thu nhiệt là 850 mm có khả năng sưởi ấm hoàn toàn cho 2-3 phòng. Giá trung bình của một mô hình như vậy là từ 12.000 rúp.
Đối với những ngôi nhà tư nhân có diện tích vừa phải, nên lựa chọn mô hình có 20-25 ống và chiều rộng ống thu lên đến 2000 mm. Giá trung bình - từ 20.000 rúp.
Đối với những ngôi nhà lớn, có thể mua mô hình 30 ống với đường kính 2.500 mm. Giá của các thiết bị như vậy bắt đầu từ 22.000 rúp.
Cần lưu ý rằng các thành phần bổ sung cũng có nhiều mức giá và có thể chênh lệch đáng kể về giá. Ví dụ, giá của bể chứa đắt nhất với hai bộ trao đổi nhiệt lên tới 125.000 rúp.
Trung bình, các bộ thu năng lượng mặt trời chân không tự trả tiền trong vòng 2-5 năm.
Bộ sưu tập phẳng
Một bộ thu năng lượng mặt trời phẳng làm nóng chất mang nhiệt bằng cách sử dụng một tấm hấp thụ. Nó được sắp xếp khá đơn giản. Thực chất đây là một tấm kim loại hấp thụ nhiệt, được sơn đen bên trên bằng một loại sơn đặc biệt. Một ống ngoằn ngoèo được gắn chặt (hàn) vào bề mặt dưới của tấm, qua đó chất lỏng lưu thông.
Mực đen chọn lọc đảm bảo hấp thụ tối đa ánh sáng mặt trời với độ phản xạ hầu như bằng không. Các tia bị hấp thụ làm nóng chất làm mát dưới chất hấp thụ, do đó, chất này được đưa tiếp vào hệ thống. Để giảm thiểu sự thất thoát nhiệt, bộ hấp thụ được cách nhiệt với thân bộ thu nhiệt và kính cường lực, hầu như không có oxit sắt. Nó được lắp đặt phía trên bộ hấp thụ và đóng vai trò là nắp trên cùng của vỏ. Ngoài ra, việc sử dụng kính như vậy cho phép bạn tạo ra một loại "hiệu ứng nhà kính", làm tăng thêm nhiệt của chất hấp thụ, và do đó nhiệt độ của chất làm mát.
Cách hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời
Ngoài ánh sáng nhìn thấy, bức xạ mặt trời còn có phổ hồng ngoại không nhìn thấy được. Chính anh ta là người truyền nhiệt năng.Trên cơ sở nghiên cứu, người ta xác định được rằng ở đới khí hậu ôn hòa, cường độ bức xạ nhiệt vào buổi trưa lên tới hơn 5 kW / m2. Trong bộ lễ phục. 1 cho thấy sự phụ thuộc của tổng độ cách ly đối với 48 ° vĩ độ bắc.
Quả sung. 1 Tổng cách ly bức xạ mặt trời trong các thời kỳ khác nhau của đới ôn hòa ở Châu Âu
Thức ăn cho suy nghĩ! Bức xạ nhiệt được chia thành: trực tiếp và khuếch tán. Do đó, ngay cả vào những ngày nhiều mây, vẫn có thể cảm nhận được luồng nhiệt mặt trời. Có thể thấy từ hình minh họa được trình bày rằng lượng nhiệt truyền vào trong thời kỳ mùa hè và mùa đông có sự khác biệt đáng kể. Do đó, khi thiết kế các thiết bị, hiệu quả có thể có được tính đến liên quan đến chi phí.
Sơ đồ của bộ thu năng lượng mặt trời được thể hiện trong Hình. 2. Bức xạ mặt trời đi vào bộ thu qua một hàng rào mờ. Nhiệt được hấp thụ trên bảng nhận được sơn màu đen. Kết quả là, cơ thể màu đen nóng lên. Quá trình truyền nhiệt tiếp theo diễn ra bằng đối lưu. Nhiệt được truyền từ bức tường được nung nóng cho dòng chất lỏng (khí) di chuyển qua các đường ống. Môi trường chuyển động nóng lên.
Chú ý! Để ngăn thất thoát nhiệt, hàng rào thu nhiệt được cách nhiệt. Vì nhiệt nhận được bên trong được sử dụng để làm nóng dòng chảy, nên cường độ của bức xạ phản xạ từ bảng nhận bức xạ thấp.
