Bộ thu năng lượng mặt trời chân không: nguyên lý hoạt động + cách tự lắp ráp
Một lượng tiền đáng kể được chi cho việc cung cấp nước nóng và sưởi ấm không gian. Nhưng có một nguồn năng lượng thay thế - bộ thu năng lượng mặt trời chân không.Bạn đã nghe nói về điều này? Nó cho phép bạn giảm đáng kể chi phí tài chính để duy trì sự thoải mái, mang lại hiệu quả sưởi ấm tối đa với mức thất thoát nhiệt tối thiểu.
Thiết bị này có thể mua từ các nhà sản xuất thiết bị gia dụng hoặc tự lắp ráp tại nhà. Để chọn được mẫu phù hợp, bạn phải nghiên cứu rất nhiều thông tin. Chúng tôi sẽ giúp bạn quyết định các tiêu chí mua hàng chính.
Bài báo sẽ thảo luận về nguyên lý hoạt động và thiết kế của ống góp chân không. Chúng ta sẽ nói về các tính năng thiết kế của các mô hình khác nhau, xem xét những ưu và nhược điểm của việc cài đặt này. Ngoài ra, chúng tôi sẽ mô tả chi tiết cách tự chế tạo và lắp đặt bộ thu năng lượng mặt trời chân không.
Tài liệu đi kèm với các video mà từ đó bạn sẽ tìm hiểu về các tính năng quan trọng và nguyên lý hoạt động của các ống góp chân không.
Nội dung của bài viết:
- Nguyên lý hoạt động của máy hút chân không
- Làm thế nào để một loại đa tạp chân không làm việc?
- Sắc thái thiết kế và phân loại
- So sánh các sửa đổi khác nhau
- Bộ thu nhiệt nên như thế nào?
- Ưu và nhược điểm của bộ thu loại chân không
- Tự lắp ráp thiết bị
- Làm thế nào để đặt thiết bị một cách chính xác?
- Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Nguyên lý hoạt động của máy hút chân không
Bộ thu năng lượng mặt trời chân không khác với các hệ thống năng lượng mặt trời thông thường ở chỗ xử lý năng lượng mặt trời. Một loại pin cổ điển chỉ đơn giản là lấy ánh sáng và chuyển nó thành điện năng. Bộ thu bao gồm các ống thủy tinh có chân không được tạo ra bên trong. Chúng được kết hợp thành một hệ thống duy nhất thông qua các bộ phận lắp ghép đặc biệt.
Bên trong mỗi ống có một kênh gồm một hoặc hai thanh đồng có chất làm mát. Bắt tia nắng mặt trời, bộ phận hoạt động làm nóng vật liệu làm mát, do đó đảm bảo hoạt động của bộ thu.
Do thiết kế này, mức độ hiệu quả năng lượng tăng lên đáng kể và sự mất nhiệt giảm đáng kể, vì lớp chân không cho phép bạn tiết kiệm khoảng 95% năng lượng mặt trời thu được.
Ngoài ra, sự phụ thuộc của năng suất thu gom vào tính thời vụ, nhiệt độ môi trường và các điều kiện thời tiết khác nhau, chẳng hạn như gió giật, mây rải rác, lượng mưa, v.v., đã giảm đi.
Làm thế nào để một loại đa tạp chân không làm việc?
Các thiết bị chân không hiện đại cung cấp nhiệt và nước nóng cho các phòng sử dụng năng lượng mặt trời có nhiều công nghệ khác nhau.
Collector được chia thành các loại sau:
- hình ống không có lớp phủ bảo vệ bằng kính;
- mô-đun giảm chuyển đổi;
- phiên bản phẳng tiêu chuẩn;
- thiết bị cách nhiệt trong suốt;
- đơn vị không khí;
- ống góp chân không phẳng.
Tất cả chúng đều có điểm chung về thiết kế, vì vậy chúng bao gồm:
- ống trong suốt bên ngoài, từ đó không khí đã được bơm ra ngoài hoàn toàn;
- ống nước nóngnằm trong một đường ống lớn nơi chất làm mát dạng lỏng hoặc khí di chuyển;
- một hoặc hai nhà phân phối đúc sẵn, nơi các ống có cỡ nòng lớn hơn được kết nối và một mạch tuần hoàn gồm các ống mỏng đặt bên trong đi vào.
Toàn bộ thiết kế phần nào gợi nhớ đến một chiếc phích nước có thành trong suốt, duy trì mức độ cách nhiệt cao chưa từng có. Nhờ tính năng này, thân săm bên trong có được khả năng làm nóng hiệu quả và truyền toàn bộ nguồn năng lượng đến chất làm mát lưu thông bên trong.
Sắc thái thiết kế và phân loại
Bộ thu loại chân không được phân loại theo loại ống thủy tinh được lắp đặt trong cấu trúc hoặc theo đặc tính của kênh nhiệt. Các ống thường là loại đồng trục và loại lông vũ, và các kênh nhiệt là loại ống dẫn nhiệt và dòng chảy trực tiếp hình chữ U. .
Đặc điểm của ống đồng trục
Ống đồng trục là một bình giữ nhiệt thủy tinh đôi có khoảng chân không được tạo ra nhân tạo giữa các bức tường. Bề mặt bên trong của ống có một lớp phủ hấp thụ nhiệt đặc biệt nên quá trình truyền nhiệt thực tế diễn ra trực tiếp từ thành của bóng đèn thủy tinh.
Là một bộ phận hấp thụ, một ống đồng chứa thành phần ete được hàn vào ống thủy tinh. Trong quá trình gia nhiệt, nó bay hơi, tỏa nhiệt hiệu quả, ngưng tụ và chảy xuống đáy ống.Chu trình sau đó được lặp lại, do đó tạo ra quá trình trao đổi nhiệt liên tục.
Đặc điểm của ống lông
Ống lông vũ chân không có độ dày thành lớn hơn ống đồng trục và không phải hai mà là một bình. Bộ phận hấp thụ bằng đồng bên trong được trang bị dọc theo toàn bộ chiều dài của nó một bộ khuếch đại bền bỉ - một tấm tôn có lớp phủ hấp thụ năng lượng cao.
Nhờ đặc điểm thiết kế này, chân không được đặt trực tiếp trong kênh nhiệt, một phần của kênh này cùng với chất hấp thụ được tích hợp trực tiếp vào bình.
Bộ thu gom làm từ ống chân không lông vũ được coi là hiệu quả nhất trong phân khúc, hoạt động tốt và cung cấp dịch vụ đáng tin cậy trong nhiều năm.
Nguyên lý hoạt động của ống dẫn nhiệt
Ống dẫn nhiệt bao gồm các ống kín chứa thành phần chất lỏng dễ bay hơi. Dưới tác động của ánh sáng mặt trời, nó nóng lên, di chuyển lên vùng trên của kênh và tập trung ở đó trong một bộ thu nhiệt đặc biệt (đa tạp).
Tại thời điểm này, chất lỏng làm việc sẽ loại bỏ toàn bộ nhiệt tích lũy và lại rơi xuống để tiếp tục quá trình.
Ống bọc bộ trao đổi nhiệt ống dẫn nhiệt được kết nối với bộ trao đổi nhiệt đa dạng thông qua một ổ cắm đặc biệt được hàn vào chính bộ trao đổi nhiệt 1 ống hoặc được quấn quanh bộ trao đổi nhiệt 2 ống.
Năng lượng giải phóng được chất làm mát lấy từ bể chứa nhiệt và truyền tiếp qua hệ thống, do đó đảm bảo có sẵn nước nóng trong vòi và bộ tản nhiệt. Hệ thống ống dẫn nhiệt dễ lắp đặt và cho hiệu quả vận hành cao.
Trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc hỏng hóc mà không gặp bất kỳ khó khăn nào, có thể thay thế thiết bị bị hư hỏng bằng thiết bị mới mà không cần phải xây dựng lại toàn bộ hệ thống.
Công việc sửa chữa có thể được thực hiện dễ dàng trực tiếp tại vị trí của người thu gom mà không cần tháo dỡ thiết bị và không cần nỗ lực không cần thiết cho công việc.
Mô tả bộ trao đổi nhiệt một lần hình chữ U
Ống của bộ trao đổi nhiệt dòng trực tiếp có hình chữ U. Nước hoặc chất làm mát làm việc của hệ thống sưởi tuần hoàn bên trong. Một phần của phần tử dành cho chất làm mát lạnh, và phần thứ hai loại bỏ chính xác phần đã được làm nóng.
Khi được làm nóng, thành phần hoạt tính nở ra và đi vào bể chứa, do đó tạo ra sự lưu thông tự nhiên của chất lỏng trong hệ thống. Một lớp phủ chọn lọc đặc biệt được áp dụng cho các bức tường bên trong giúp tăng khả năng hấp thụ nhiệt và cải thiện hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
Ống loại chữ U thể hiện hiệu suất cao và mang lại khả năng truyền nhiệt ổn định, nhưng chúng có một nhược điểm đáng kể. Chúng tạo thành một cấu trúc không thể thiếu với đa tạp và luôn được gắn cùng với nó.
Sẽ không thể thay thế một ống riêng biệt đã bị hỏng. Để sửa chữa, cần phải tháo dỡ toàn bộ khu phức hợp và đặt một khu phức hợp mới vào vị trí của nó.
So sánh các sửa đổi khác nhau
Trong quá trình sản xuất các thiết bị năng lượng mặt trời, các kênh nhiệt và ống thủy tinh chân không cho bộ thu năng lượng mặt trời được kết hợp theo nhiều cách kết hợp khác nhau.
Phổ biến nhất đối với người tiêu dùng là các mô hình đồng trục có ống dẫn nhiệt. Người mua bị thu hút bởi mức giá trung thành của thiết bị và việc bảo trì rất đơn giản, giá cả phải chăng trong suốt thời gian sử dụng.
Các thiết bị chân không có kênh ống dẫn nhiệt cho thấy độ tin cậy cao và không bị hạn chế sử dụng ngay cả trong các tổ hợp nhiệt mặt trời áp suất cao.
Các thiết bị có bình đồng trục chứa các kênh hình chữ U dòng chảy trực tiếp cũng được đưa vào danh sách các sản phẩm phổ biến. Chúng được đặc trưng bởi các thông số như mất nhiệt thấp và hiệu suất từ 70% trở lên.
Tình hình có phần hư hỏng do: quy trình sửa chữa phức tạp, bảo trì cụ thể trong quá trình vận hành và không thể thay thế từng bộ phận bị hư hỏng. Nếu có điều gì xảy ra với thiết bị, thiết bị sẽ được tháo dỡ và lắp đặt một bộ thu gom hoàn toàn mới.
Ống lông vũ có cấu trúc dạng trụ đơn làm bằng thủy tinh với thành dày, chắc chắn (tùy nhà sản xuất, từ 2,5 mm trở lên). Miếng đệm thấm hút lông bên trong vừa khít với kênh làm việc, được làm bằng kim loại dẫn nhiệt.
Cách nhiệt gần như hoàn hảo được tạo ra bởi không gian chân không bên trong hộp thủy tinh. Chất hấp thụ truyền nhiệt hấp thụ mà không bị thất thoát và mang lại cho hệ thống hiệu suất lên tới 77%.
Các mô hình có phần tử lông vũ đắt hơn một chút so với các mô hình đồng trục, nhưng do hiệu quả cao nên chúng mang lại sự thoải mái hoàn toàn trong phòng và nhanh chóng tự chi trả.
Hiệu quả và năng suất cao nhất là bình lông vũ có kênh dòng chảy trực tiếp bên trong. Hiệu suất thực tế của chúng đôi khi đạt mức kỷ lục 80%.
Giá của sản phẩm khá cao và khi tiến hành sửa chữa, cần phải xả hết chất làm mát ra khỏi hệ thống và chỉ sau đó mới bắt đầu khắc phục sự cố.
Bộ thu nhiệt nên như thế nào?
Bộ thu nhiệt là một bộ phận làm việc rất quan trọng khác của ống góp chân không. Thông qua bộ phận này, nhiệt tích lũy được truyền từ các ống tới chất làm mát.
Bộ thu nhiệt được đặt ở phía trên cùng của thiết bị. Một trong những thành phần của nó, lõi đồng, nhận năng lượng và truyền năng lượng đến chất làm mát chính tuần hoàn trong hệ thống trao đổi nhiệt bể thu gom kín.
Hoạt động chính xác được đảm bảo khi kết nối với hệ thống. bơm tuần hoàn. Quá trình tự động hóa điều khiển tổ hợp sưởi ấm sẽ giám sát rõ ràng mức nhiệt độ trong các kênh và nếu nó giảm xuống dưới mức tối thiểu tới hạn cho phép (ví dụ: vào ban đêm), hãy dừng máy bơm.
Điều này cho phép bạn tránh bị nóng ngược khi chất làm mát bắt đầu lấy đi nhiệt của nước nóng thu được trong bể chứa.
Ưu và nhược điểm của bộ thu loại chân không
Ưu điểm chính của thiết bị là gần như không bị mất nhiệt trong quá trình vận hành. Điều này được cung cấp bởi môi trường chân không, một trong những chất cách điện tự nhiên chất lượng cao nhất. Nhưng danh sách các lợi thế không kết thúc ở đó.
Các thiết bị có những ưu điểm khác biệt:
- hiệu suất hoạt động ở nhiệt độ thấp (xuống tới -30°C);
- khả năng tích lũy nhiệt độ lên tới 300°C;
- hấp thụ tối đa năng lượng nhiệt, bao gồm cả quang phổ vô hình;
- ổn định hoạt động;
- độ nhạy cảm thấp với các biểu hiện khí quyển hung hãn;
- sức gió thấp do đặc điểm thiết kế của hệ thống hình ống có khả năng truyền các khối không khí có mật độ khác nhau đi qua chúng;
- mức độ hiệu quả cao ở những vùng có khí hậu ôn đới, mát mẻ, số ngày nắng ít;
- độ bền tuân theo các quy tắc vận hành cơ bản;
- khả năng tiếp cận để sửa chữa và khả năng thay đổi không phải toàn bộ hệ thống mà chỉ một đoạn bị lỗi.
Những nhược điểm 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.
Tự lắp ráp thiết bị
Quá trình lắp ráp ống góp chân không bắt đầu bằng việc sản xuất khung đỡ cho các bộ phận làm việc. Nó được cài đặt ngay tại nơi được phân bổ cho đơn vị.
Kích thước và kích thước của khung phụ thuộc hoàn toàn vào mô hình được lên kế hoạch chế tạo và thường được quy định trong hướng dẫn có trong các tài liệu đi kèm dành cho các bộ phận.
Tôi cũng sửa chữa những nơi khung tiếp xúc với bề mặt mái bằng keo để sau này nước không vào nhà qua các lỗ. Sau đó, bể chứa được chuyển đến địa điểm lắp đặt và được cố định bằng vít vào đầu khung.
Ở giai đoạn tiếp theo, bộ phận làm nóng, cảm biến nhiệt độ và cửa thoát khí tự động được lắp ráp. Tất cả các bộ phận phụ trợ và các bộ phận liên quan đều được đặt trên các miếng đệm làm mềm đi kèm. Để gắn cảm biến nhiệt độ, hãy sử dụng cờ lê ổ cắm.
Tiếp theo, việc cung cấp thông tin liên lạc cấp nước được bố trí. Với mục đích này, đường ống được lấy từ bất kỳ vật liệu nào chịu được nhiệt độ thấp và có thể chịu được nhiệt độ lên tới 95°C. Đã được chứng minh tốt ống và phụ kiện polypropylene.
Sau khi kết nối nguồn cấp nước, bể chứa được đổ đầy nước và kiểm tra rò rỉ. Nếu tìm thấy rò rỉ ở đâu đó trong vòng 3-4 giờ, chúng sẽ được sửa chữa.
Cuối cùng, các bộ phận làm nóng được lắp đặt. Để làm điều này, ống đồng được bọc trong tấm nhôm và đặt trong ống chân không bằng thủy tinh. Từ bên dưới, một chiếc cốc cố định và một chiếc ủng làm bằng cao su dẻo, bền được đặt trên bình.
Đầu đồng phía trên của ống được đẩy hết vào bình ngưng bằng đồng. Mỡ tiếp xúc nhiệt nhớt không được loại bỏ khỏi đường ống. Gắn cơ chế khóa vào giá đỡ và gắn tất cả các ống thủy tinh còn lại theo nguyên tắc tương tự.
Một khối lắp đặt được đặt trên cấu trúc, nguồn điện 220 volt được cung cấp cho nó và ba bộ phận phụ trợ được kết nối với hệ thống - bộ phận làm nóng, lỗ thông hơi và cảm biến nhiệt độ.
Điều cuối cùng cần kết nối là một bộ điều khiển được thiết kế để điều khiển chính xác tổ hợp. Các thông số vận hành mong muốn được nhập vào menu bộ điều khiển và hệ thống khởi động ở chế độ tiêu chuẩn.
Hướng dẫn từng bước để xây dựng bộ thu năng lượng mặt trời được đưa ra trong bài viết này.
Làm thế nào để đặt thiết bị một cách chính xác?
Để máy hút chân không hoạt động đầy đủ và hiệu quả, cung cấp năng lượng cần thiết cho không gian sống, cần tìm vị trí thuận lợi nhất cho nó và định hướng chính xác thiết bị so với các nơi trên thế giới.
Đối với các khu định cư ở bán cầu bắc, điều quan trọng là đặt bộ thu gom ở phần phía nam của mái nhà hoặc ở phía có nắng của địa điểm. Nên đảm bảo độ lệch tối thiểu cho mặt phẳng của thiết bị.
Nếu không thể hướng bề mặt về hướng Nam thì nên chọn góc sáng nhất ở không gian thoáng đãng giữa hướng Tây và hướng Đông.
Tổ hợp năng lượng mặt trời không được bao phủ bởi các ống khói, các mảnh trang trí của mái nhà, cành cây xòe và các tòa nhà dân cư hoặc kỹ thuật cao. Điều này sẽ làm giảm hiệu suất vận hành và giảm mức độ tỏa nhiệt của các bộ phận vận hành.
Nếu thiết bị được đặt đúng vị trí, nó sẽ cung cấp khả năng truyền 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 và sửa ống nước phức tạp thì việc sử dụng ống chân không tại nhà là không hợp lý. Quá trình này tốn rất nhiều công sức và đòi hỏi kiến thức đặc biệt và thiết bị chuyên dụng.
Ngoài ra, các bộ phận loại chân không được chế tạo độc lập có mức hiệu suất thấp hơn nhiều so với các bộ phận của nhà máy. Vì vậy, sẽ hợp lý nhất khi mua sản phẩm từ một nhà sản xuất chuyên dụng, sau đó thử lắp ráp một số bộ phận tại nhà.
Trang web có tuyển tập các bài viết về cách bố trí hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời, chúng tôi khuyên bạn nên đọc:
- Hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời: phân tích các công nghệ sưởi ấm dựa trên hệ thống năng lượng mặt trời
- Sưởi ấm ngôi nhà riêng bằng tấm pin mặt trời: sơ đồ và thiết bị
- Tấm pin mặt trời linh hoạt: chủng loại, đặc điểm + tính năng kết nối
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Mô tả chi tiết, chi tiết về ống chân không, nguyên lý hoạt động của nó và các tính năng hoạt động của toàn bộ bộ thu năng lượng mặt trời. Tác giả nói về một số sắc thái thú vị và chỉ ra rằng việc lắp đặt có thể trở thành một giải pháp thay thế thực sự cho nồi hơi gas.
Thông tin thú vị về hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời vào mùa đông.
Cách lắp đặt đúng cách bộ thu năng lượng mặt trời chân không bằng tay của chính bạn ở nhà. Tất cả các sắc thái của quy trình, các khuyến nghị và lời khuyên hữu ích.
Biết nguyên lý hoạt động cơ bản của bộ thu năng lượng mặt trời chân không dạng ống, bạn có thể tự lắp ráp thiết bị. Việc cài đặt sẽ được điều chỉnh hoàn toàn theo yêu cầu và nhu cầu cá nhân của bạn.
Đây không phải là một công việc quá khó khăn nhưng đòi hỏi sự chú ý, cẩn thận và một số kỹ năng nhất định, nếu không nguy cơ làm hỏng tính toàn vẹn của bình và làm đứt độ kín của nó sẽ tăng lên đáng kể.
Chúng tôi mời tất cả những người quan tâm đến việc lựa chọn, lắp đặt hoặc tự lắp ráp bộ thu năng lượng mặt trời để lại nhận xét và đặt câu hỏi. Biểu mẫu liên hệ nằm ở khối bên dưới.
Một sự thay thế tốt cho các tấm pin mặt trời hấp phụ. Dù sao, phần lớn điện năng đều dành cho việc sưởi ấm: sưởi ấm, nước nóng. Và ở đây mọi thứ đều rất đơn giản và rẻ hơn - quá trình sưởi ấm xảy ra trực tiếp từ Mặt trời, bỏ qua giai đoạn phát điện, nơi xảy ra tổn thất hiệu quả lớn nhất. Ở khu vực giữa (ví dụ: N. Novgorod), nó hoạt động rất hiệu quả.
Chồng tôi đã lắp đặt một bộ thu năng lượng mặt trời chân không trong nhà chúng tôi. Chúng tôi đã mua một phiên bản làm sẵn nhưng tự cài đặt và không mất nhiều thời gian. Tôi không hiểu tại sao họ lại yêu cầu số tiền như vậy để lắp đặt... Nhưng chúng tôi rất hài lòng với thiết bị, nó đủ ngay cả khi không có nắng, nó hoạt động không vấn đề gì vào mùa đông ở mức âm 15-20. Bạn chỉ cần vệ sinh định kỳ.
Anna, bạn mua nó ở đâu?
Mùa hè đi đâu cho ấm áp ??? Làm thế nào để chuyển đổi nó thành năng lượng điện ???)
Dmitry, nếu nhiệt độ nước vào mùa hè vượt quá 80 độ, bạn có thể xem xét phương án thải nhiệt dư thừa xuống hồ bơi. Nếu muốn đơn giản hơn, bạn có thể khâu các dải vải dài 150-160 cm, rộng bằng chu vi ống + 2 cm, khâu một miếng Velcro (dây buộc hàng dệt) dọc theo chiều dài ở một bên và mặt kia. mặt khác.Với một tấm che đơn giản như vậy, bạn có thể bọc bao nhiêu ống cho mùa hè tùy thích để có thêm năng lượng. Cởi nó ra trước khi ngã :)))
Có những ống chân không như vậy nhưng ngược lại để làm máy điều hòa, tủ lạnh không có điện và gây cháy?