Теплосъемник на трубу: Теплообменник на трубу дымохода. Разновидности. Особенности теплообменника

Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Без дымохода не способно нормально функционировать ни одно отопительное устройство, работающее за счёт сгорания топлива.

Через трубу для отвода дыма выходят вредные продукты, представляющие опасность для человека. Но одновременно теряется и значительное количество ценного тепла.

Его можно было бы использовать для обогрева комнаты. Чтобы не допустить подобных утечек, устанавливается увеличивающий КПД теплообменник на трубу дымохода.

Теплообменник увеличивает КПД

Специфика работы

Сегодня выпускают теплообменники различных видов. В целом особенности их работы, как и характеристики конструкции, схожи. Свойства строения такого элемента:

1. Наличие полного корпуса.
2. Присутствие выходных и выходных патрубков.
3. Тормозной механизм для продуктов сгорания. Его роль играют клапана с вырезами, которые устанавливаются на осях.

Заслонки можно поворачивать. Формируется зигзагообразный дымоход различной длины. Клапаны можно настраивать, чтобы соотношение тяги и теплообмена получалось максимально эффективным. Стандарты безопасности соблюдаются.

Выпускаются и простые модификации, которые не оснащены системой регулируемых клапанов.

В этом видео вы узнаете, как сделать теплообменник:

Правильный выбор материала

Лучше всего применять теплообменник из нержавеющей стали. Даже под воздействием больших температур физические характеристики металла остаются стабильными. Вот почему сварные швы кажутся достаточно крепкими, а при взаимодействии с кислородом формируют защитную пленку. Она стойко переносит кислотную среду. Говоря о применении цинка, при достижении температурных отметок 200 градусов он испаряется.

При показателе 500 градусов содержание паров в воздухе достигает критичных отметок. В то же время если имеется оцинковка, можно не волноваться. Правда, предельная температура не должна достигать отметки выше 200 градусов. Можно применять оцинкованный материал, так как он способствует усиленному смешению обтекающего устройство воздуха. Такого рода теплообменник неприменим для постоянного обслуживания, но чтобы согреть мансарду или баню — это оптимальный вариант.

Такой элемент можно установить легко и просто. Допускается его монтаж на простой буржуйке, фасад его облицовывают кирпичом, как и печь непосредственно.

Это интересно: дровяные чугунные печи для дачи.

Если выполнить укладку материала на ребро, конструкция не будет шаткой.

Предназначение элемента

Теплообменник используется для забора тепловой энергии, идущей через дымоход. Источником является нагретый воздух. Особенности конструкции агрегата зависят от:

• формы и диаметра трубы;
• материала изготовления;
• мощности носителя и прибора, генерирующего тепло.

Выделяют воздушные и жидкостные модификации. Первая имеет более примитивное устройство, но не считается самой эффективной. Для нее требуется качественный материал.

Жидкостный теплообменник имеет форму металлического змеевика. Он контрастирует с внутренней плоскостью дымохода и отличается высоким показателем теплопроводности. Змеевик находится в корпусе из металла для безопасности применения и оптимального теплообмена. Его изолируют с внутренней стороны негорючим утеплителем. Чаще это базальтовая вата.

Теплообменники различаются по материалу, из которого они сделаны

Конструкция обустраивается на дымоходе. Через корпус проводят наружу края змеевика и подсоединяют к системе отопления. В верхней области устанавливается расширительный бачок. Трубка из меди лучше всего годится для изготовления змеевика. К тому же этот элемент отличается высоким КПД, а потому габариты у него в разы меньше, чем у стальных изделий.

Сначала идет нагрев жидкости с ее последующим расширением. После этого она перемещается по змеевику и направляется в радиатор. Здесь теплая вода вытесняет прохладный теплоноситель, нагрев которого осуществляется повторно в змеевике. Наблюдается постоянная циркуляция теплоносителя в системе.

Чтобы этот процесс проходил максимально точно, необходимо подсчитать диаметр и длину элемента, а еще в точности определить угол наклона обратки и подачи. Все эти особенности важно учитывать не столько ради того, чтобы устройство продолжало работать, сколько ради предотвращения гидроудара, последствия которого могут быть неблагоприятными. В то же время у описываемого вида теплообменника есть определенные минусы:

1. Проблемы при обустройстве и проведении расчетов.
2. Контроль температурного режима и показателей давления, носящий постоянный характер.
3. Значительный расход теплоносителя. Он вызван испарением влаги из расширительного бака. Зимой при использовании водяной системы приходится жидкость сливать.
4. Существенное понижение температуры отходящих газов, из-за чего топливо может сгорать не полностью с одновременным снижением тяги.

Невзирая на все эти недостатки, указанный теплообменник способен сделать всякий человек, который умеет обращаться с инструментом и обладает знаниями физики.

У подобного агрегата имеются минусы

Воздушное устройство

Такая конструкция включает металлический корпус. На нём установлены входные и выходные патрубки. Воздушный теплообменник на дымоход функционирует предельно просто. Холодный воздух идет в патрубке, после чего поступает в отапливаемую комнату из верхней области теплообменника.

Это происходит после его нагрева. Такая особенность обеспечивает большую эффективность устройства для генерации тепла и ощутимую экономию топлива. Сделать теплообменник на дымоход своими руками вполне возможно, имея болгарку и аппарат для сварки. Придется запастись еще и металлическими трубами. Понадобятся:

• металлические листы размером 350×350×1 мм;
• 2 трубы по 50 мм в диаметре и еще одна длиной 2,4 м;
• емкость из металла объемом 20 л.

Сначала на трубу дымохода изготавливают торцевые детали. Для этого вырезают в металлических листах окружности. Диаметр емкости должен совпадать с аналогичным показателем у заглушек. В их середине вырезают отверстия для проведения центральной трубы диаметром 60 мм. По краям наносят разметку и проделывают отверстия для трубы. В общей сложности должно получиться 2 окружности.

Разрезают трубу длиной 2,4 м на 8 фрагментов по 30 см в длину. На отверстие посередине заглушек приваривается фрагмент трубы диаметром 60 мм и длиной 300 мм. Приваривают 8 отрезков из нее по кругу.

Из подготовленной емкости дальше необходимо соорудить корпус теплообменника на трубу дымохода в баню или другое помещение. Для этого отрезают болгаркой дно тары. По центральной линии полученной трубы для выхода дыма делают отверстия с боковых частей корпуса. Сюда направляются патрубки подходящего диаметра и привариваются. Готовый сердечник вставляют в корпус и фиксируют его на кожухе сваркой. Когда конструкция будет готова, надо покрыть ее огнестойкой краской. Вслед за этим остается лишь поставить теплообменник на трубу дымохода для отопления.

Гофра и оловянная труба

Гофра представляет собой экономичный вариант. Берут 3 гофрированные трубы из алюминия и устанавливают вокруг дымохода. Воздух прогревается от стенок последнего. Его можно перенаправлять в любую комнату. Чтобы добиться максимальной теплоотдачи, можно заворачивать трубы в слой фольги.

Есть возможность установки своими руками теплосъемника, функционирующего по типу колпаковой печи. Теплый воздух направляется вверх, после чего медленно опускается. В большинстве случаев металлическая труба греется до такой степени, что прикосновение к ней может привести к ожогам. В указанном случае теплообменник на дымоход для отопления незаменим, так как он снижает вероятность появления таких травм, а также пожаров. Некоторые мастера практикуют облицовку сеткой с камнями. Это не только декоративный прием, но и способ удержать ещё больше тепла. Мансардное помещение становится теплым и уютным.

Труба на олове также обустраивается просто. Дымоход оборачивают ею, после чего она начинает нагреваться. Воздух, который циркулирует в такой трубе, становится тёплым. Аргоновой или полуавтоматической сваркой приваривают спираль.

Дымоход следует обработать ортофосфорной кислотой для удаления жира.

Обустроить хороший теплообменник на дымоход своими руками несложно. Надо запастись качественными инструментами и материалами. Создав такое приспособление самостоятельно, можно сделать жилище тёплым, а также сберечь немало денег.

Регистр-теплообменник на трубу в Холодам нет

Регистр-теплообменник на трубу из нержавейки

Теплообменник в банных печах используется для нагрева воды в выносном баке, который возможно вынести в смежное помещение. Но не все печи для бани и сауны оборудованы встроенным теплообменником. Если всё же у Вас имеется необходимость нагревать воду в выносном баке, но печь не оборудована встроенным теплообменником, то в этом случае поможет регистр-теплообменник из нержавейки на дымоходную трубу.
По своей сути, регистр-теплообменник — это элемент дымоходной системы, который встраивается как можно ближе к отопительному прибору. У регистра имеются два штуцера, к которым подсоединяются металлические трубопроводы, а те, в свою очередь — к выносному баку.
Принцип работы основан на естественной циркуляции воды, которая нагревается от раскалённых стенок регистра-теплообменника.

	Объём бака 10 литров
Диаметр дымохода, мм	115, 120
Высота дымоходной трубы, мм	735
Высота бака, мм	320
Ширина бака, мм	225
Глубина бака, мм	230

Описание регистра-теплообменника из нержавейки.

Регистр представляет из себя ёмкость с вваренной по центру дымоходной трубой. На днище и верхней плоскости присутствуют два нержавеющих штуцера с наружной резьбой 3/4 дюйма для подключения трубопроводов. Изготавливается он из нержавеющей стали марки aisi-430 толщиной 1мм (труба и сам бак).

Ориентировочная схема подключения регистра

---

Для того чтобы приобрести регистр-теплообменник из нержавеющей стали  в магазине Холодам нет, выберите требуемый диаметр дымохода, отредактируйте количество товара и нажмите кнопку купить

Зачем использовать трубы со спиральной накаткой в теплообменниках?

Title to replace: Зачем использовать трубы со спиральной накаткой в теплообменниках?

На рынке существует множество трубчатых теплообменников, но для многих применений трубы со спиральной накаткой по-прежнему предпочтительнее гладких. Мэтт Хейл, директор по международным продажам и маркетингу HRS Heat Exchangers, объясняет, почему …

Хотя пластинчатые теплообменники по-прежнему широко используются для невязких жидкостей, таких как вода, молоко и некоторые масла, для большинства других применений предпочтительными являются трубчатые теплообменники. Существует множество различных типов трубчатых теплообменников (например, с кольцевым зазором, «типа «труба в трубе» и кожухотрубные), но наибольшее влияние на эффективность является тип используемой трубки, а не конфигурации – трубы со спиральной накаткой более эффективны при передаче тепла, чем гладкие и имеют ряд других преимуществ.

ПОВЫШЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Когда жидкость проходит через трубу, некоторые вещи влияют на способ ее перемещения, такие как давление, характер жидкости (насколько она вязкая) и конструкция стенки трубки. В гладкой трубе жидкости обычно имеют плавное течение, известному как ламинарный поток. Однако, когда поток разрушается, возникает турбулентность: известный как турбулентный поток.

Турбулентность делает трубчатые теплообменники более эффективными, предотвращая обрастание, где они могут выступать в качестве изоляции и предотвращать эффективную передачу тепла (известную как пограничный слой). Он также предотвращает выпадение материалов в суспензии из жидкости-носителя и аналогичный эффект. Трубы со спирально накаткой предназначены для создания этой турбулентности.

МЕНЬШАЯ ЗАНИМАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ
Поскольку трубы со спиральной накаткой имеет повышенную скорость теплопередачи по сравнению с гладкой трубкой одинаковой длины, теплообменник может быть меньше. Повышенный тепловой КПД, который может быть в три раза больше, чем у гладкого трубчатого теплообменника, также означает, что для достижения такого же уровня теплопередачи требуется меньшая площадь теплообмена. Следовательно, в зависимости от применения, теплообменник со спиральной накаткой труб может быть до половины от размера его гладкой эквивалентной трубки. Именно поэтому теплообменники HRS обычно указываются для установок, где пространство ограничено.

БОЛЕЕ ДЛИТЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ РАБОТЫ
Не только предотвращение образования пограничного слоя в трубке увеличивает тепловой КПД теплообменника, но и уменьшает время простоя, необходимое для его удаления. Поэтому время работы между циклами очистки обычно намного больше, чем гофрированные трубы, чем гладкие, что дополнительно увеличивает общую эффективность процесса.

ПРОСТОТА ОБСЛУЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ
Для некоторых типов вязкого материала трубы со спиральной накаткой обеспечивает достаточную турбулентность, чтобы предотвратить необходимость механического перемешивания, например, в скребковом или винтовом теплообменнике. Без движущихся частей теплообменник со спиральной накаткой намного легче чистить и поддерживать и может быть более надежным, чем теплообменник со скребками, хотя есть задачи, в которых лучше всего использовать скребковый теплообменник.

При совместном использовании преимущества труб со спиральной накаткой значительны. Настолько, что в HRS Heat Exchangers мы не используем гладкие трубки в наших не скребковых трубчатых теплообменниках. Повышенная эффективность теплопередачи, особенно при более высоких расходах, означает, что требуется меньшая поверхность теплообмена, поэтому мы можем производить более короткие и более компактные конструкции, которые также дешевле в производстве.

 

Теплообменник на трубе 6л.

Теплообменник на трубе 6л.

На складе 2600

2 600 р.

---

Теплообменник на трубе 6л.

Объем бака 6л

Теплообменники представляют собой герметичную ёмкость из нержавеющей стали толщиной 1 мм . Предназначенные для нагрева воды в смежных помещениях используя тепло получаемого от сжигания в печи твёрдого топлива. Теплообменники имеют два штуцера G3/4 для присоединения к системе водоснабжения или к системе отопления.

Теги: дымоходы, Harvia, Теплообменник на трубе 6л.

Солнечный коллектор с тепловыми трубками, Вакуумный / вакуумный солнечный коллектор

Солнечный коллектор с тепловыми трубками, Вакуумный солнечный коллектор

ONOSI Solar, заводская цена в Китае,
Солнечный коллектор с вакуумной трубкой, солнечный коллектор с вакуумной трубкой, солнечный коллектор CPC, составной параболический коллектор
ISO9001: 2018 / TUV / SPF / SOLAR KEYMARK / SRCC / CE / ROHS

ONOSI Контроль температуры Солнечный коллектор с тепловыми трубками сочетает в себе запатентованную пятимерную технологию теплопередачи, рабочую жидкость собственной разработки и инновационную технологию для прорыва нового типа солнечного коллектора на тепловых трубках с регулируемой температурой и сверхмедной воды производительность тепловых трубок. Он представляет собой революционное решение для широкомасштабного продвижения солнечных коллекторов с металлическими тепловыми трубками и вакуумными трубками.

Тепловая трубка с контролем температуры Солнечный коллектор

Солнечная тепловая труба ONOSI с регулируемой температурой использует другой режим теплопередачи, чем традиционная тепловая труба медь-вода ， Теплопередача одной тепловой трубы не ограничена, что может удовлетворить большие требования к теплопередаче солнечных коллекторов CPC.

Внутреннее давление солнечной тепловой трубки ONOSI с регулируемой температурой составляет положительное давление (то есть выше атмосферного), нет проблем со сроком службы, вызванных пониженным вакуумом, эффективный срок службы изделия превышает 15 лет.

Интеллектуальный контроль температуры

Традиционная гравитационная солнечная тепловая труба не имеет механизма контроля температуры и не может решить проблему перегрева системы на уровне инженерных приложений.
Следовательно, в реальных инженерных приложениях, когда тепло чрезмерно, давление может быть сброшено только через предохранительный клапан или площадь сбора тепла искусственно уменьшена путем перекрытия.

Солнечная тепловая трубка ONOSI для контроля температуры имеет интеллектуальную функцию контроля температуры. Максимальная температура горячей воды в резервуаре для воды солнечной системы может регулироваться на уровне 80 ℃.

Без ограничения угла установки

Солнечный коллектор с тепловыми трубками ONOSI не имеет ограничений по углу установки. Угол наклона тепловой трубы составляет от 0 ° до 180 ° и может проводиться без препятствий.Солнечный коллектор может быть установлен различными способами, такими как вертикальный и горизонтальный, может заменять солнечный коллектор с U-образной трубкой и горизонтальный солнечный коллектор с тепловыми трубками.

Что такое солнечный коллектор с тепловыми трубками?

Солнечный коллектор с тепловыми трубками всегда подключен к имеющемуся водонагревателю. Селективное абсорбирующее покрытие на внутренней крышке вакуумных трубок поглощает солнечную энергию, затем преобразует солнечную энергию в тепловую и передает тепловую энергию на тепловую трубку с помощью алюминиевого ребра.Нагретая жидкость внутри тепловой трубы превращается в пар, который поднимается к верхнему конденсатору, затем жидкий теплоноситель с тепловой энергией проходит через теплообменник, и охлажденный пар становится жидким, возвращаясь к основанию тепловой трубы.
Тепловая энергия передается жидкости по медной трубе. Этот перенос тепла в жидкость создает непрерывную циркуляцию, пока коллектор нагревается солнцем.

ONOSI Солнечный коллектор с тепловыми трубками

CPC Солнечный коллектор с тепловыми трубками

Солнечный коллектор с тепловыми трубками

Воздушный солнечный коллектор дефлекторного типа

---

Отзыв о: Тепловая трубка солнечного коллектора

Отправьте запрос через форму обратной связи узнайте больше о продукте, цене и т. Д.Ваш электронный адрес не будет опубликован. Необходимые поля отмечены *

---

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 08.03.2021 Учебные пособия по альтернативным источникам энергии

Солнечные вакуумные трубчатые коллекторы для горячей воды

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) состоят из ряда герметичных стеклянных трубок, которые имеют внутри теплопроводный медный стержень или трубу, что обеспечивает гораздо более высокий термический КПД и рабочую температуру по сравнению с плоские солнечные коллекторы даже в морозный день.

В предыдущем уроке мы рассмотрели плоские солнечные коллекторы и увидели, что они состоят из почерневшей металлической абсорбирующей пластины и водопроводных труб, заключенных в герметичную застекленную и изолированную металлическую (или деревянную) коробку. Трубы, называемые стояком, припаяны к пластине абсорбера, переносят жидкость, которая нагревается солнцем, а в системе прямого нагрева вода нагревается, когда она циркулирует через панели в резервуар для хранения. В непрямых системах энергия солнца нагревает смесь гликоля и воды, которая не может замерзнуть и которая, в свою очередь, нагревает воду в резервуаре.

Хотя этот тип солнечных систем горячего водоснабжения дешев и прост в установке, проблема плоских пластинчатых коллекторов заключается в том, что они «плоские». Это ограничивает их эффективность, поскольку они могут работать с максимальной эффективностью только тогда, когда солнце находится прямо над головой в полдень. В других случаях солнечные лучи падают на коллектор под разными углами, отражаясь от материала остекления, что снижает их эффективность.

Солнечные системы горячего водоснабжения, в которых используются вакуумные трубчатые коллекторы в качестве источника тепла, преодолевают эту проблему, поскольку в солнечных коллекторах используются отдельные закругленные трубы, которые всегда перпендикулярны солнечным лучам в течение большей части дня.Это позволяет солнечной системе горячего водоснабжения, использующей откачиваемый трубчатый коллектор , работать с гораздо более высокой эффективностью и температурой в течение гораздо более длительного периода, чем обычная установленная система с одной плоской пластиной.

Кроме того, еще одним преимуществом технологии солнечных вакуумных трубок является то, что устраняются проблемы веса и конструкции крыши, вызываемые стандартными системами плоских пластин, поскольку солнечные трубки не заполнены большим количеством тяжелой воды.

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, соединенных с коллекторной трубой и используемых вместо почерневшей теплопоглощающей пластины, которую мы видели в предыдущий плоский коллектор.

Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Следовательно, угол падения солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам работать хорошо даже при слабом солнечном свете, например, когда он рано утром или поздно днем, или когда он затенен облаками. Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в регионах с холодной, пасмурной и зимней погодой.

Так как же работают солнечные вакуумные трубчатые коллекторы ?. Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, поддерживаемых на раме.Каждая отдельная трубка имеет диаметр от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя.

Каждая трубка состоит из толстой внешней стеклянной трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойной стеклянной трубкой») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, которое поглощает солнечную энергию, но задерживает тепло. потеря. Трубки изготовлены из боросиликатного или натриево-кальциевого стекла, которое является прочным, устойчивым к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.

В отличие от плоских коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы не нагревают воду непосредственно внутри труб. Вместо этого воздух удаляется или откачивается из пространства между двумя трубками, образуя вакуум (отсюда и название откачанные трубки ).

Этот вакуум действует как изолятор, значительно снижая любые потери тепла в окружающую атмосферу за счет конвекции или излучения, делая коллектор намного более эффективным, чем внутренняя изоляция, которую могут предложить плоские пластинчатые коллекторы.С помощью этого вакуума вакуумные трубчатые коллекторы обычно производят более высокую температуру жидкости, чем их аналоги с плоскими пластинами, поэтому летом они могут сильно нагреваться.

Коллектор с вакуумной трубкой

Внутри каждой стеклянной трубки плоское или изогнутое алюминиевое или медное ребро прикреплено к металлической тепловой трубке, проходящей через внутреннюю трубку. Ребро покрыто селективным покрытием, которое передает тепло жидкости, циркулирующей по трубе. Эта герметичная медная тепловая трубка передает солнечное тепло посредством конвекции своего внутреннего теплоносителя к «горячей лампе», которая косвенно нагревает медный коллектор в напорном баке.

Эти медные трубы все подключены к общему коллектору, который затем подключается к резервуару для хранения, таким образом нагревая горячую воду в течение дня. Затем горячую воду можно использовать ночью или на следующий день благодаря изоляционным свойствам бака.

Изоляционные свойства вакуума настолько хороши, что, хотя температура внутренней трубки может достигать 150 ^o ° C, внешняя трубка холоднее на ощупь. Это означает, что водонагреватели с вакуумными трубками могут работать хорошо и могут нагревать воду до довольно высоких температур даже в холодную погоду, когда плоские коллекторы работают плохо из-за потерь тепла.

Однако недостатком использования откачанных труб является то, что панель может быть намного дороже по сравнению со стандартными плоскими коллекторами или солнечными коллекторами периодического действия. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским пластинчатым коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.

Вакуумные трубчатые коллекторы в целом более современные и более эффективные по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы.Из-за вакуума внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше, и производительность выше, даже когда солнце находится под неоптимальным углом.

Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки. Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, одностенных, двустенных, прямоточных или тепловых трубок, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели для горячего водоснабжения.

Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловыми трубками

В вакуумных трубчатых коллекторах с тепловыми трубками герметичная тепловая трубка, обычно сделанная из меди для повышения эффективности коллектора при низких температурах, прикреплена к теплоотражающей пластине внутри вакуумной герметичной трубки.Из полой медной тепловой трубки внутри трубки откачивается воздух, но она содержит небольшое количество жидкости спирт / вода низкого давления, а также некоторые дополнительные добавки для предотвращения коррозии или окисления.

Этот вакуум позволяет жидкости испаряться при очень более низких температурах, чем обычно при атмосферном давлении. Когда солнечный свет в форме солнечного излучения попадает на поверхность пластины поглотителя внутри трубки, жидкость в тепловой трубке быстро превращается в горячий газ типа пара из-за наличия вакуума.Поскольку теперь этот газовый пар стал легче, он поднимается к верхней части трубы, нагревая его до очень высокой температуры.

Верхняя часть тепловой трубки и, следовательно, откачиваемая трубка соединены с медным теплообменником, называемым «коллектором». Когда горячие пары, все еще находящиеся внутри герметичной тепловой трубки, попадают в коллектор, тепловая энергия пара передается воде или гликолевой жидкости, протекающей через соединительный коллектор. Когда горячий пар теряет энергию и охлаждается, он снова конденсируется из газа в жидкость, стекающую обратно по тепловой трубе для повторного нагрева.

Тепловая труба и, следовательно, вакуумные трубчатые коллекторы должны быть установлены таким образом, чтобы иметь минимальный угол наклона (около 30 ^o ), чтобы внутренняя жидкость тепловой трубы возвращалась обратно в горячий поглотитель. пластина внизу трубки. Этот процесс преобразования жидкости в газ и обратно в жидкость снова продолжается внутри герметичной тепловой трубы, пока светит солнце.

Основное преимущество вакуумных коллекторов с тепловыми трубками заключается в том, что между пластиной абсорбера и коллектором имеется «сухое» соединение, что значительно упрощает установку по сравнению с прямоточными коллекторами.Кроме того, в случае растрескивания или разрушения откачанной трубки и потери вакуума, отдельную трубку можно заменить без опорожнения или демонтажа всей системы. Такая гибкость делает солнечные коллекторы горячей воды с вакуумными трубками с тепловыми трубками идеальными для солнечных батарей с замкнутым контуром, поскольку модульная сборка обеспечивает легкую установку и возможность простого расширения за счет добавления любого количества трубок.

Прямоточный вакуумный трубчатый коллектор

Прямой вакуумный трубчатый коллектор, также известный как U-образный трубчатый коллектор, отличается от предыдущих тем, что у них есть две тепловые трубки, проходящие через центр трубки.Одна труба действует как подающая труба, а другая — как обратная труба. Обе трубы соединены вместе в нижней части трубы с помощью «U-образного изгиба», отсюда и название.

Теплопоглощающая отражающая пластина действует как разделительная полоса, разделяющая подающую и обратную трубы через трубы солнечного коллектора. Пластина абсорбера и трубка теплопередачи также герметизированы под вакуумом внутри стеклянной трубки, что обеспечивает исключительные изоляционные свойства.

Полые тепловые трубки и плоская или изогнутая пластина отражателя изготовлены из меди с селективным покрытием для повышения общей эффективности коллектора.Эта конкретная конфигурация вакуумированной трубки аналогична работе плоских пластинчатых коллекторов, за исключением вакуума, создаваемого внешней трубкой.

Поскольку теплоноситель течет в каждую трубку и из нее, вакуумные трубчатые коллекторы прямого потока не так гибки, как тепловые трубки. Если трубка треснула или сломалась, ее нелегко заменить. Система потребует слива, так как между трубкой и коллектором имеется «мокрое» соединение.

Многие профессионалы в области солнечной энергетики считают, что конструкции с прямоточными вакуумными трубками более энергоэффективны, чем конструкции с тепловыми трубками, поскольку при прямом потоке не происходит теплообмена между жидкостями.Кроме того, в цельностеклянной конструкции с прямым потоком две тепловые трубки размещены одна внутри другой, так что нагретая жидкость проходит по середине внутренней трубки, а затем обратно вверх через внешнюю абсорбирующую трубку.

Вакуумные трубки прямого потока могут собирать как прямое, так и рассеянное излучение и не требуют отслеживания солнечного излучения. Тем не менее, отражатели различной формы, расположенные за трубками, иногда используются для полезного сбора части солнечной энергии, которая в противном случае может быть потеряна, обеспечивая тем самым небольшую концентрацию солнечного света.

Другие соображения при использовании вакуумных трубчатых коллекторов

Вследствие герметичного вакуума в их конструкции вакуумные трубчатые коллекторы могут сильно нагреваться, превышая температуру кипения воды в жаркие летние месяцы. Эти высокие температуры могут вызвать серьезные проблемы в существующей бытовой солнечной системе горячего водоснабжения, такие как перегрев и растрескивание вакуумированных стеклянных трубок.

Чтобы избежать этого в жарком летнем климате, используются перепускные клапаны и большие теплообменники для «сброса» избыточного тепла, а также смесительные клапаны, которые смешивают обычную (прохладную) воду с горячей водой, чтобы обеспечить температуру и температуру. уровни давления никогда не превышают установленный предел.

Кроме того, коллекторы с тепловыми трубками никогда не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей без протекания теплоносителя через теплообменник. Это приведет к тому, что пустой теплообменник станет очень горячим и может треснуть из-за внезапного удара, когда через него начнет течь холодная вода.

Несмотря на то, что вакуумные трубчатые коллекторы могут нагревать воду до +50 градусов Цельсия зимой, внешняя стеклянная трубка вакуумной трубки не нагревается, как обычные плоские солнечные коллекторы при использовании.Это происходит из-за внутренних изоляционных свойств вакуума внутри трубки, который предотвращает охлаждение внешней тепловой трубки за счет внешней температуры окружающей среды, которая может быть значительно ниже точки замерзания.

Таким образом, в холодные зимние месяцы эти типы коллекторов не могут растопить большое количество снега, который падает на них за один раз, что означает, что ежедневная очистка стеклянных трубок от снега и льда может быть проблемой, не разбивая их.

Даже если очень снег или очень холодно, достаточно солнечного света будет проходить через трубы, чтобы поддерживать температуру трубок выше точки замерзания и при этом иметь возможность предварительно нагревать воду, которая затем может быть дополнительно нагрета с помощью стандартного электрического погружного нагревателя или газовой горелки, что снижает затраты подогрева воды зимой.

Вакуумные трубчатые коллекторы — очень эффективный способ нагрева большей части используемой вами горячей воды, просто используя энергию солнца. Они могут достигать очень высоких температур, но они более хрупкие, чем другие типы солнечных коллекторов, и их установка намного дороже. Их можно использовать как в активной системе горячего водоснабжения с открытым контуром (без теплообменника), так и в активной замкнутой системе горячего водоснабжения (с теплообменником), но требуется насос для циркуляции теплоносителя от коллектора к накопителю с целью остановки. это от перегрева.

В нашем следующем руководстве по солнечному отоплению мы рассмотрим другой способ нагрева воды с использованием типа коллектора периодического действия, обычно известного как интегральная система хранения коллектора или ICS, и посмотрим, как их можно использовать как для генерации, так и для хранения солнечной энергии. горячая вода.

Самые продаваемые продукты, связанные с вакуумными трубками

Оптимизация многотермических характеристик полукруглых тепловых трубок, интегрированных с различными профилями солнечных коллекторов | Возобновляемые источники энергии: ветер, вода и солнечная энергия

Основная цель текущей работы — оценить влияние различных регулируемых входных элементов на тепловую мощность (HO), тепловое сопротивление (TR) и общую тепловую эффективность (TE) в качестве выходных элементов. .

Результаты ANOVA для HO, TR и TE

Выходные характеристики трех пластин поглотителя даны в форме ANOVA (таблицы 3, 4 и 5), показывающие, что значение F модели больше четырех означает, что модель имеет значение для трех типов пластин-поглотителей. Принятие только 1/100% вероятности того, что «модельное F-значение» велико, может возникнуть из-за шума. Наименьшее значение вероятности демонстрирует значимость условий модели и в конечном итоге выбирается для указания значения коэффициентов, чтобы разрешить случаи взаимодействия между элементами солнечного коллектора и выходами с его наименьшим значением, коэффициентом корреляции ( R ² ) будет больше.В настоящем анализе RSM извлечение подгонки модели подтверждает, что статистически значимая модель второго порядка или (квадратичный) тип для выходных данных HO, TR и TE с использованием результатов ANOVA. R ² = 1 представляет, что TP соответствует исходным количествам и хорошо спрогнозировано и скорректировано R ² , приближаясь к 1, и модель считается более точной. Проверка на адекватность следует за высоким значением, гарантирующим подходящее соответствие оцененных количеств в оптимальном наборе со средней ошибкой прогноза. R ² — стандартный, R ² — прогнозируемый и R ² — скорректированный для HO, TR и TE, что означает, что регрессивная модель обеспечивает хорошие отношения между ключевыми элементами и TP. Верхние контролируемые факторы были выбраны с меньшим значением p . На рисунках 3b, 4b, 5b показано распределение данных над и под линией, указывающей на подгонку модели и проверку адекватности. Регрессионные модели используются для прогнозирования каждого отклика полукруглой трубы с использованием симулятора солнечной энергии различной формы в зависимости от факторов процесса.Квадратичное соотношение для закодированных уровней параметров представлено в уравнениях. 1–9 соответственно для трех ответов.

Пластина абсорбера плоская

$$ {\ text {HO}} = {278}. {8} + \, 0.0 {46} 0A \, — \, 0. {1} 0 {4} B \, — {4}. {57}. } 0C \, + \, 0,0 {17} 0 {9} C * C \, — \, 0,000 {2} 00A * B + \, 0,000 {141} A * C \, + \, 0,00 {327} B * C $$

$$ {\ text {TR}} = 0. {63113} \; + \, 0.0000 {43} A \, — \, 0.00 {3} 0 {2} 0B \, — \, 0.00 {841} 0C \, + \, 0.0000 {26} C * C + \, 0.000000A * B \, — \, 0,000000A * C \, + \, 0,0000 {27} B * C $$

$$ {\ text {TE}} = {41}. {93} + \, 0.0 {1211} A \, + \, 0.0 {54} 0B \, — \, 0. {64} 00 \, C \, + \, 0.00 {2934} C * C — \, 0.0000 {37} A * B \, — \, 0.0000 {52} A * C \, + \, 0.0000 {93} B * C. $$

Пластина амортизатора с V-образной канавкой

$$ {\ text {HO}} = — {28} 0 \, + \, 0. {1177} A \, + \, 0. {88} B \, + {3}. {32} C \ , — \, 0,00 {94} C * C \, — \, 0,000 {797} A * B — \, 0,0000 {44} A * C \, — \, 0,0000B * C $$

$$ {\ text {TR}} = 0.00 {6} — \, 0,0000 {19} A \, + \, 0,000 {39} B \, — \, 0,000 {34} C \, — \, 0,00000 {3} C * C \, — \, 0,000000 A * B \, + \, 0,00000 {1} A * C \, + \, 0,00000 {1} B * C $$

$$ {\ text {TE}} = — {25}. {8} + \, 0.0 {157} A \, + \, 0.0 {74} B \, + \, 0. {57} C \, — \, 0,000 {99} C * C — \, 0,0000 {96} A * B \, — \, 0,0000 {91} A * C \, — \, 0,00000B * C. $$

Пластина амортизатора с V-образным желобом

$$ {\ text {HO}} = {575} + \, 0.0 {218} A \, — \, 0. {98} B \, — {8}. {48} C \, + \, 0 .0 {312} C * C \, + \, 0.000 {214} A * B + \, 0.000 {169} A * C \, + \, 0.00 {41} 0B * C $$

$$ {\ text {TR}} = 0. {421} + \, 0.0000 {55} A \, — \, 0.00 {2689} B \, — \, 0.00 {555} C \, + \, 0.0000 {15} C * C — \, 0,000000A * B \, + \, 0,000000A * C \, + \, 0,0000 {27} B * C $$

$$ {\ text {TE}} = {59}. {6} + \, 0.00 {655} A \, — \, 0. {1} 0 {27} B \, — \, 0. {8 } 00C \, + \, 0,00 {3193} C * C — \, 0,0000 {11} A * B \, — \, 0,0000 {22} A * C \, + \, 0,000 {896} B * C {. } $$

Влияние факторов на HO

Важные термины модели: A , C , B в плоской пластине абсорбера, A , C , B , BC в пластине абсорбера с V-образной канавкой и A , C в пластине амортизатора с V-образным желобом.Они также обозначены диаграммой Парето, как показано на рис. 2а, 3а, 4а.

Рис. 2

Графики ( a ) диаграммы Парето и (b) нормальная вероятность для характеристик отклика плоской пластины

Рис. 3.

Графики ( a ) диаграммы Парето и ( b ) нормальная вероятность характеристик отклика пластины с V-образным желобом

Рис.4

Графики ( a ) диаграммы Парето и ( b ) нормальной вероятности характеристик отклика пластины с V-образным желобом

Инжир.5

Трехмерная поверхностная диаграмма теплоотдачи для ( a ) плоского, ( b ) V-образного паза, ( c ) пластин абсорбера с V-образным желобом

Диаграммы выходной поверхности, демонстрирующие интерактивный эффект A , B и C полукруглого HP для максимального HO трех абсорбционных пластин показывают, что при увеличении A происходит постепенный и крутой подъем HO, как показано на рис. 5а – в). Комбинированный эффект трех параметров приводит к снижению HO.Максимальное значение HO достигается при 30 ° и более 30 ° снижается. На HO влияет в основном из-за наклона ВД и входа тепла в испарительной области (Nookaraju et al.2018).

Теплопередача от профиля абсорбера с V-образной канавкой к HP выше по сравнению с профилем абсорбера с плоским профилем. Профиль с V-образной канавкой обладает сильным солнечным излучением, что улучшает тепловые характеристики. На ГО влияет в основном наклон (Hussein et al. 2006; Nookaraju et al. 2018; Holley and Faghri 2005).

Профиль поглотителя с V-образным желобом имеет повышенный коэффициент солнечной концентрации поглощающей пластины до двух солнц (Chun et al. 1999). Это связано с тем, что теплопередача от профиля абсорбера с V-образным желобом к HP является высокой по сравнению с профилями других пластин абсорбера. Передача тепла от профиля абсорбера с V-образным желобом к ВД ограничена. НО ВД уменьшается за счет увеличения впуска тепла и угла наклона. НО находится под максимальным наклоном до 50 °, а затем падает. Следовательно, определяющими входными параметрами являются A, (вход тепла) в испарительной области и B (монтажная ориентация).

Влияние факторов на TR

Параметры A , B , C и B x C в трех коллекторах, но A является наиболее влиятельным термином модели, указанным диаграммой Парето ( см. рис. 2b, 3b, 4b). Графики поверхности для A , B и C интерактивного воздействия HP на тепловое сопротивление показывают, что увеличение значения A и минимального значения C заметно снижает тепловое сопротивление (см.рис.6а). TR постепенно увеличивается с увеличением наклона в случае плоского коллектора.

Рис. 6.

Трехмерная диаграмма поверхности теплового сопротивления для ( a ) плоской, ( b ) V-образной канавки, ( c ) V-образных пластин абсорбера

Эффект уровня взаимодействия A и B аналогичен индивидуальному эффекту A в профиле V-образной канавки, поскольку он имеет большую площадь поглощения солнечного излучения по сравнению с плоским типом (Deng et al.2015) и создает эффект кипения в зоне испарения, что увеличивает TP. Эффект взаимодействия и C снижает тепловое сопротивление с увеличением на A , когда C достигает максимального значения в секции конденсатора первоначально (см. Рис. 6b). Позже TR уменьшается с ростом фактора C . Эффект взаимодействия факторов B и C сначала показывает увеличение TR, а затем внезапное снижение по сравнению с индивидуальным влиянием фактора B (Nookaraju et al.2018). Скорость потока ( ° C, ) сама по себе достаточна для образования пленки жидкости на стороне конденсации, когда она достигает области испарения, она превращается в падение на пленку, что в конечном итоге предотвращает высыхание внутри испарителя. В V-образной канавке пар деионизированной воды начал конденсироваться, не достигнув секции конденсатора, что привело к максимальному TR. Увеличение тепловложения значительно снижает тепловое сопротивление при минимальном наклоне. TR изначально низкий, а затем увеличивается с увеличением угла наклона CHP.

Интерактивный эффект этих факторов такой же, как и индивидуальный эффект тепловложения. В системе с V-образным желобом TR минимально при минимальном значении B . При более высоком значении C пар деионизированной воды начинает конденсироваться, не достигнув секции конденсатора, что приводит к максимальному тепловому сопротивлению. TR минимален при увеличении A до наклона 50 °. Здесь термическое сопротивление связано с C в секции конденсатора и ориентацией (см. Рис.6в).

Влияние факторов на TE

Факторы A , C , C x C являются значимыми членами модели в случае плоских коллекторов и коллекторов с V-образным желобом вместе с уровнем взаимодействия A x C и A x B, , но C оказывается наиболее влиятельными членами модели во всех трех проверенных с помощью диаграммы Парето (см. Рис. 2c, 3c, 4c). Трехмерные поверхностные графики, учитывающие эффект взаимодействия трех параметров, показаны на рис.7a – c. TE HP рассчитывается как доля тепла, отводимого в области конденсации, к впуску тепла в области испарения (Zhang 2018). Влияние A , B и C на TE сначала показало постепенное уменьшение с увеличением A , а затем возрастание с увеличением C , что привело к внезапному общему увеличению TE. Эффект взаимодействия повышения C и B снижает ТЕ. Разница температур между областями испарения и конденсации увеличивается по мере увеличения уровня подводимого тепла, что способствует увеличению TE HP.

Рис. 7.

Трехмерная поверхностная диаграмма теплового КПД для ( a ) плоской, ( b ) V-образной канавки, ( c ) V-образных пластин абсорбера

Тепло, выделяемое на Поверхность стенки увеличивается, с большим подводом тепла начинается превращение воды в пар и, устремляясь внутрь конденсатора, в свою очередь, увеличивает TE. Следовательно, определяющими входными параметрами являются подвод тепла при наклоне испарителя, как было установлено ранее (Richter and Gottschlich, 1994), и расход.TE уменьшается, когда скорость потока минимальна, и когда угол наклона превышает 50 ° (Faghri 1995).

Оптимальные результаты параметров и откликов с использованием оптимизации RSM

Оптимизированные параметры процесса используются для экспериментального определения откликов и их сравнения (см. Таблицы 6, 7). Из Таблицы 8 полукруглое поперечное сечение (SC) HP показало лучшие характеристики в профиле с V-образной канавкой по сравнению с профилем с плоским и V-образным желобом. Это связано с тем, что угол V-образной канавки обеспечивает равномерное сияние по всему полукруглому поперечному сечению из-за плоской верхней поверхности и полукруглой нижней поверхности.С другой стороны, плоская пластина из-за своей формы не обеспечивает достаточного сияния. Профиль поглотителя с V-образной канавкой усиливает явление теплопередачи в ВД при наклоне 30 ° из-за его повышенной поглощающей способности. Тепловая мощность в секции конденсатора увеличивается при увеличении впуска тепла (на стороне испарителя). При использовании профиля с V-образной канавкой тепловая мощность составляет 214,30 Вт. Тепловое сопротивление быстро снижается до 0,04841 (минимальное значение), если тепловложение увеличивается. Низкий TR достигается при наклоне 30 ° (меньший наклон).Полукруглое поперечное сечение профиля с V-образной канавкой имеет наивысший тепловой КПД — 54,23% по сравнению с другими профилями пластин-поглотителей. Это связано с профилем поглотителя с V-образной канавкой, который имеет высокое поглощение солнечного излучения по сравнению с плоским профилем (Nookaraju et al. 2018). V-образная канавка увеличивает площадь поверхности, обеспечивая высокое поглощение тепла и создает эффект кипения ванны в зоне испарителя, что увеличивает TP SCHP.

Таблица 6 Пределы и цели для ответов Таблица 7 Подтверждение результатов эксперимента Таблица 8 Оптимальные результаты для параметров и откликов

Капли жидкости попали в пар конденсатора, поскольку их более высокие скорости обозначены как предел захвата.Дальнейшее увеличение отложения воды в конденсаторе приведет к сухому состоянию испарителя. Таким образом, температура стенок в испарительной части будет увеличиваться при наклоне более 30 °. Захваченный предел и сухое состояние снижают TP SCHP в профилях поглотителя с плоской и V-образной канавкой. В полукруглом поперечном сечении HP профиль VGAP работает на 15% лучше, чем профиль FAP, и на 25% лучше, чем профиль VTAP. В дополнение к профилям поглотителя, V-образный желоб и V-образный желоб увеличили коэффициент концентрации солнечного излучения в два раза по сравнению с плоским профилем (Deng et al.2015). Различные отклики при оптимальных входных значениях с использованием составной желательности показаны на рис. 8.

Рис. 8

Результат композитной желательности

Емкостная и эффективная цена солнечного коллектора с тепловыми трубками Сертифицированные продукты

Снижение энергопотребления в жилых и коммерческих помещениях с помощью премиум-качество и инновации. солнечный коллектор с тепловыми трубками цена с Alibaba.com. Солнечные устройства идеально подходят для различных климатических условий и особенно подходят для обогрева воздуха в холодное зимнее время года.Эти файлы оснащены расширенными функциями и новейшими технологиями. Солнечный коллектор с тепловыми трубками цена подходит для таких целей, как нагрев воды и сушка зерновых. Самый. цена солнечного коллектора с тепловыми трубками включает резервуары из нержавеющей стали, которые …..

Использование солнечного излучения для удовлетворения различных потребностей в энергии становится все более популярным среди людей, поскольку это вариант экономии, который обеспечивает лучшую полезность. Эти. Солнечный коллектор с тепловыми трубками цена оснащен превосходной адаптируемостью ко многим условиям, даже к воде.Они также могут устанавливаться как на плоских, так и на наклонных крышах. Вы можете выбрать прочный. Солнечный коллектор с тепловыми трубками цена с прочной металлической защитной стеклянной крышкой, которая хорошо выдерживает вес взрослого человека. Изоляционные слои этих. Солнечный коллектор с тепловыми трубками цена изготовлен из пенополиуретана, полученного с помощью пенообразователя высокого давления для долговечности.

Alibaba.com предлагает множество вариантов. солнечный коллектор с тепловыми трубками цена различных размеров, качества, характеристик и других аспектов в зависимости от модели продукта и индивидуальных требований.Эти продукты включают медные трубы, оборудованные теплопроводной средой, и вакуумные трубки для противодействия помехам с тепловым КПД. Файл. солнечный коллектор с тепловыми трубками цена на сайте поставляется с антибликовым слоем, антиабсорбционным слоем, инфракрасным отражающим слоем и геттером для продолжения процесса нагрева воды. Эти. солнечный коллектор с тепловыми трубками цена с уникальным дизайном помогает в автоматическом процессе подачи воды и стабилизации температуры воды ..

Изучите широкий ассортимент.Солнечный коллектор с тепловыми трубками по цене на Alibaba.com, которая соответствует вашим бюджетным требованиям, и покупайте эти продукты, экономя деньги. Эти продукты поставляются с несколькими вариантами настройки и гарантируют качество от ведущих производителей. солнечный коллектор с тепловыми трубками цена поставщиков и оптовиков. Вы также можете выбрать послепродажное обслуживание, такое как установка и обслуживание.

(PDF) Модель коллектора с вакуумной трубкой солнечной тепловой трубки и соответствующие испытания

испаритель

exp экспериментальный или измеренный

f рабочая жидкость

г газ

hp теплопровод e

i вход

л жидкость

ma коллектор

o выход

p пластина

рад излучения

u полезный

w стена

1

H.Каземи Карегар, А. Захеди, В. Охис, Г. Талегани и М. Халаджи, «Развитие ветровой и солнечной энергии в Иране»,

на конференции по энергетике австралийских университетов (AUPEC), Мельбурн, Австралия, 29 сентября – 2 Октябрь 2002 г.

2

Ф. Махджури, Energy Convers. 19, 85 (1979).

3

У. Ортабази, Ф. П. Фелнер, Sol. Энергия 24, 477 (1980).

4

Х. П. Гарг, С. Чакравертти, А. Р. Шукла, Р. К. Агнихотри и М. Индраджит, Energy Convers.Управлять. 23, 157 (1983).

5

C. I. Ezekwe, Sol. Wind Technol. 7, 349 (1990).

6

Э. Замболин и Д. Дель Кол, Sol. Энергия 84, 1382 (2010).

7

S. Fischer, W. Heidemann, H. Mu¨ller-Steinhagen, B. Perers, P. Bergquist, B. Hellstrom, Sol. Энергия 76, 117 (2004).

8

EN 12975-2, Тепловые солнечные системы и компоненты — Солнечные коллекторы — Часть 2: Методы испытаний (Британский институт стандартов

, Лондон, 2001 г.).

9

К. К. Нг, К. Яп, Т. Х. Хор, J. Process. Мех. Англ. 214, 23 (2000).

10

Азад Э., Эксп. Therm. Fluid Sci. 32, 1666 (2008).

11

Л. М. Айомпе, А. Даффи, М. Мак Кивер, М. Конлон и С. Дж. Маккормак, Energy 36, 3370 (2011).

12

Хайек М., Ассаф Дж. И Лтейф В. Энергетические процедуры 6, 618 (2011).

13

Ф. Джафарказеми, Х. Абди, А. Асадзаде Заргар и А. Хассани, «Разработка солнечного коллектора / солнечного водонагревателя.

Центр испытаний системы

в Иране», Всемирный конгресс солнечной энергии, Кассель, Германия, 28 августа — 2 сентября 2011 г.

14

А. В. Бадар, Р. Бухгольц, Ф. Циглер, Sol. Энергия 85, 1447 (2011).

15

Р. Тан, Ю. Ян и В. Гао, Sol. Энергия 85, 1381 (2011).

16

Э. Замболин и Д. Дель Кол, Возобновляемые источники энергии 43, 37 (2011).

17

ISO 9806-1, Метод испытаний для солнечных коллекторов. Часть 1: Тепловые характеристики застекленных жидкостных нагревательных коллекторов

, включая падение давления (Международная организация по стандартизации, Женева, 1994).

18

Д. А. Рэй, П. А. Кью, Теория, конструкция и применение тепловых труб, 5-е изд. (Баттерворт-Хайнеманн, Оксфорд, Великобритания,

2006).

19

А. Бежан, А. Д. Краус, Справочник по теплопередаче (Wiley, Нью-Йорк, 2003).

20

Ф. П. Инкропера и Д. П. ДеВитт, Введение в теплопередачу, 5-е изд. (Уайли, Нью-Йорк, 2001).

21

Дж. А. Даффи и У. А. Бекман, Солнечная инженерия тепловых процессов, 3-е изд.(Wiley, Нью-Йорк, 2006).

023101-13 Вакуумный солнечный коллектор с тепловыми трубками J. Renewable Sustainable Energy 4, 023101 (2012)

Загружено 14 Mar 2012 на 142.150.190.39. Распространение при условии лицензии AIP или авторских прав; см. http://jrse.aip.org/about/rights_and_permissions

Солнечные технологии отопления и охлаждения

Солнечные тепловые технологии поглощают солнечное тепло и передают его полезным приложениям, таким как отопление зданий или водоснабжение. Существует несколько основных типов используемых солнечных тепловых технологий:

В дополнение к солнечным тепловым технологиям, указанным выше, такие технологии, как солнечные фотоэлектрические модули , могут производить электричество, а здания могут быть спроектированы так, чтобы улавливать пассивное солнечное тепло .

Неглазурованный солнечный коллектор — одна из самых простых форм солнечной тепловой технологии. Теплопроводящий материал, обычно темный металл или пластик, поглощает солнечный свет и передает энергию жидкости, проходящей через теплопроводную поверхность или за ней. Этот процесс похож на то, как садовый шланг, лежащий на открытом воздухе, поглощает солнечную энергию и нагревает воду внутри шланга.

Эти коллекторы описываются как «неглазурованные», потому что они не имеют стеклянного покрытия или «остекления» на коллекторной коробке для улавливания тепла.Отсутствие остекления создает компромисс. Неглазурованные солнечные коллекторы просты и недороги, но, не имея возможности удерживать тепло, они теряют тепло обратно в окружающую среду и работают при относительно низких температурах. Таким образом, неглазурованные коллекторы обычно лучше всего работают с небольшими или умеренными системами отопления или в качестве дополнения к традиционным системам отопления, где они могут снизить топливную нагрузку за счет предварительного нагрева воды или воздуха.

Солнечные коллекторы для обогрева бассейнов — это наиболее часто используемая неглазурованная солнечная технология в Соединенных Штатах.В этих устройствах часто используются черные пластиковые трубчатые панели, установленные на крыше или другой опорной конструкции. Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды в бассейне непосредственно через трубчатые панели, а затем возвращает воду в бассейн с более высокой температурой. Хотя эти коллекторы используются в основном для обогрева бассейнов, они также могут предварительно нагревать большие объемы воды для других коммерческих и промышленных применений.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает на темный материал в коллекторе, который нагревается.
2. Циркуляция: Холодная жидкость (вода) или воздух циркулирует через коллектор, поглощая тепло.
3. Использование: Более теплая жидкость используется для таких применений, как обогрев бассейна.

Узнайте больше о неглазурованных солнечных коллекторах

Солнечные коллекторы Transpired

На южной стене этого склада установлен солнечный коллектор.
Кредит: Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Солнечные коллекторы прозрачного воздуха обычно состоят из перфорированного металлического облицовочного материала темного цвета, установленного на существующей стене на южной стороне здания.Вентилятор втягивает наружный воздух через перфорацию в пространство за металлической обшивкой, где воздух нагревается до температуры на 30–100 ° F выше температуры окружающего воздуха. Затем вентилятор втягивает воздух в здание, где он распределяется через систему вентиляции здания.

Солнечный коллектор — это проверенная, но все еще развивающаяся технология солнечного отопления. Этот вид техники лучше всего подходит для обогрева воздуха и вентиляции помещений. Его также можно применять в различных производственных и сельскохозяйственных целях, например, для сушки сельскохозяйственных культур.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает на темную перфорированную металлическую облицовку, которая нагревается.
2. Циркуляция: Циркуляционный вентилятор втягивает воздух через отверстия за металлической обшивкой, нагревая воздух, который затем втягивается в здание для распределения.

Узнайте больше о солнечных коллекторах воздуха Transpired

Плоские солнечные коллекторы

Набор плоских солнечных коллекторов на крыше школы.
Кредит: Джо Райан, NREL 19690

Большинство плоских коллекторов состоят из медных трубок и других теплопоглощающих материалов внутри изолированного каркаса или корпуса, покрытого прозрачным стеклом (стеклом). Теплопоглощающие материалы могут иметь специальное покрытие, которое поглощает тепло более эффективно, чем поверхность без покрытия.

Плоские остекленные коллекторы могут эффективно работать в более широком диапазоне температур, чем неглазурованные коллекторы. Плоские коллекторы часто используются в дополнение к традиционным водогрейным котлам, предварительно нагревая воду, чтобы снизить потребность в топливе.Они также могут быть эффективны для обогрева помещений. Используя систему теплообмена, они могут надежно производить горячий воздух для больших зданий в светлое время суток.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет проходит через стекло и попадает на темный материал внутри коллектора, который нагревается.
2. Отражение тепла: Прозрачный стеклянный или пластиковый корпус задерживает тепло, которое в противном случае могло бы излучаться. Это похоже на то, как теплица улавливает тепло внутри.
3. Циркуляция: Холодная вода или другая жидкость циркулирует через коллектор, поглощая тепло.

Узнайте больше о плоских солнечных коллекторах

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор на крыше.
Кредит: NREL PIX 09501

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой тонкие медные трубки, заполненные жидкостью, например водой, помещенные внутри более крупных герметичных прозрачных стеклянных или пластиковых трубок.

Вакуумные трубки более эффективно используют солнечную энергию и по нескольким причинам могут производить более высокие температуры, чем плоские коллекторы. Во-первых, конструкция трубки увеличивает доступную для солнца площадь поверхности, эффективно поглощая прямой солнечный свет под разными углами. Во-вторых, внутри прозрачного стеклянного корпуса трубок также создается частичный вакуум, что значительно снижает потери тепла во внешнюю среду.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает в темный цилиндр, эффективно нагревая его под любым углом.
2. Отражение тепла: Прозрачный стеклянный или пластиковый корпус задерживает тепло, которое в противном случае могло бы излучаться. Это похоже на то, как теплица улавливает тепло внутри.
3. Конвекция: Медная трубка, проходящая через каждый цилиндр, поглощает накопленное в цилиндре тепло, в результате чего жидкость внутри трубки нагревается и поднимается к верхней части цилиндра.
4. Циркуляция: Холодная вода циркулирует через верхнюю часть цилиндров, поглощая тепло.

Системы с вакуумированными трубками обычно дороже плоских коллекторов, но они более эффективны и могут обеспечивать более высокие температуры. Вакуумные трубы могут надежно производить очень горячую воду для периодического нагрева воды или нагрева воды по запросу, а также для многих промышленных процессов, и они могут производить достаточно тепла для решения практически любых задач отопления или охлаждения помещений.

Подробнее о солнечных коллекторах с вакуумными трубками

Концентрирующие солнечные системы

Этот набор концентрирующих солнечных коллекторов с параболическим желобом на крыше обеспечивает технологическое тепло для винодельни.Эти коллекторы имеют уникальную конструкцию, которая позволяет им вырабатывать не только тепло, но и электричество.
Кредит: SunWater Solar

Концентрирующие солнечные системы работают, отражая и направляя солнечную энергию с большой площади на маленькую. Меньшие светоотражающие решетки в форме чаши могут производить воду с температурой в несколько сотен градусов для промышленных или сельскохозяйственных процессов или для нагрева больших объемов воды, таких как бассейны курортных комплексов. Некоторые массивы работают с длинными параболическими желобами, которые концентрируют солнечный свет на трубе, проходящей по всей длине желоба, по которой переносится теплоноситель.Даже в более крупных системах используются поля зеркал для отражения солнечного света на центральную башню. Эти типы массивов производят пар высокого давления или другие перегретые жидкости для различных видов деятельности, от теплоемкой химической обработки до выработки электроэнергии.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает на отражающий материал (т. Е. На зеркальную поверхность), обычно в форме желоба (показанного здесь) или тарелки.
2. Отражение солнца: Отражающий материал перенаправляет солнечный свет в одну точку (для тарелки) или трубу (для желоба).
3. Циркуляция: Холодная вода или специальный теплоноситель циркулирует по трубе, поглощая тепло.

Концентрационные системы способны производить чрезвычайно горячие жидкости для различных процессов, и они могут производить относительно большое количество энергии на каждый вложенный доллар. Однако эти системы, как правило, намного больше и сложнее, чем другие типы солнечных коллекторов, описанные выше, и имеют более высокую общую стоимость. Таким образом, концентрированная солнечная технология имеет тенденцию быть наиболее эффективной для крупномасштабных высокотемпературных применений, хотя более низкотемпературные применения могут по-прежнему быть рентабельными при определенных обстоятельствах.

Узнайте больше о концентрирующих солнечных системах

Тепловая трубка Плоский солнечный водонагреватель с U-образной трубкой

В настоящее время интеграция зданий, поддерживающих солнечные батареи, одобряется большим количеством разработчиков и проектных институтов. Однако существуют разные мнения о том, какой тип коллекторов используется и какая архитектурная форма подходит. В частности, производители солнечных водонагревателей в большинстве своем говорят о том, что их продукция хороша, вне зависимости от основных фактов различных форматов строительства.

У проектировщика проектного института слишком много факторов помех от Стороны А, не хватает места для самостоятельного выбора, а некоторые дизайнеры сами не обращают внимания на продукты солнечной энергии, что приводит к тому, что многие солнечные проекты поддерживаются реальными поместье вообще не может работать. Это доставило множество проблем мелким владельцам. Разработчики технологий и разработчики рынка JDSOLAR полагаются на многолетний опыт, чтобы консультировать проектировщиков и владельцев в области интеграции инженерных систем солнечного горячего водоснабжения.Сегодняшняя статья в основном посвящена обсуждению преимуществ и недостатков коллекторов с тепловыми трубками, U-образных коллекторов, включая плоские пластинчатые коллекторы, и их применения в строительстве.

Вакуумная трубка с тепловыми трубками, независимо разработанная JDSOLAR, имеет размер ф100 мм × 2000 мм. Он в основном состоит из тепловых трубок, теплопоглощающих пластин, стеклянных трубок, металлических заглушек и газопоглотителя. В настоящее время он в основном экспортируется в зарубежные страны. В 2019 году он готов к применению в некоторых проектах условного сопровождения недвижимости.

Принцип работы солнечного коллектора с тепловой трубкой: солнечный свет проходит через стеклянную трубку и излучается на теплопоглощающую пластину, а пленка селективного поглощения солнечного света с высокой степенью поглощения преобразует энергию солнечного излучения в тепловую энергию. Тепло, поглощаемое теплопоглощающей пластиной, быстро испаряет небольшое количество рабочей жидкости в тепловой трубке. Чтобы испарившаяся рабочая жидкость быстро поднималась к конденсационному концу, угол наклона вакуумной трубки, работающей с землей, должен быть больше 15 градусов, а испаренная рабочая среда поднимается к конденсационному концу тепловой трубы.После того, как нагретая рабочая жидкость (вода или воздух) высвобождает скрытую теплоту парообразования, она конденсируется в жидкость, стекает обратно к испарительному концу тепловой трубы под действием силы тяжести и непрерывно поглощает солнечное излучение с помощью пара. -жидкий процесс фазового перехода небольшого количества рабочего тела в тепловой трубке. Его можно передать на конденсирующий конец для нагрева рабочей жидкости.

Тепловая труба как эффективный элемент теплопередачи состоит из секции испарения и секции конденсации.Секция испарения плотно прилегает к теплопоглощающей пластине. Селективное поглощающее покрытие AL-N-AL магнетронного распыления на поверхности теплопоглощающей пластины имеет коэффициент поглощения более 0,93 и коэффициент излучения менее 0,08. Для герметизации стекла по металлу применяется передовая технология термоуплотнения. Стеклянная трубка изготовлена ​​из боросиликатного стекла и имеет коэффициент пропускания более 0,90. Конденсирующий конец вакуумной трубки каждой тепловой трубы передает тепло коллектору через теплопроводность теплопроводящего блока, а нагретая рабочая жидкость (вода) проходит через коллектор, и тепло отводится.Во время этой работы конденсационный конец вакуумной трубки находится в стальном соединении с термоблоком. Нагретая рабочая жидкость не течет через вакуумную трубку, поэтому установка вакуумной трубки очень проста, и трубка не мешает среде. Даже при повреждении вакуумной трубки работа солнечного коллектора не прерывается, а теплоизоляционный бокс заполняется теплоизоляционным материалом. Эффективно контролировать потери тепла во время работы.

Цельностеклянная вакуумная трубка JDSOLAR-U-образный коллектор работает путем вставки U-образной металлической трубки в цельностеклянную вакуумную трубку.Металл находится в тесном контакте между U-образной металлической трубкой и цельностеклянной вакуумной трубкой. Ребра отвечают за теплопроводность между ними, а нагретая жидкость протекает через металлическую трубку, поглощает солнечное тепло, собираемое цельностеклянной вакуумной трубкой, и нагревается, образуя солнечный коллектор с U-образной трубкой и вакуумной трубкой.

В реальном процессе применения, будь то тепловая труба и U-образная трубка или плоский солнечный коллектор, имеет свои преимущества, но также имеет свои ограничения.Поэтому, выбирая тип солнечного коллектора, мы должны полностью учитывать местный климат и форму здания. Вместо того, чтобы просто рассматривать стоимость строительства или просто сосредотачиваться на так называемых крупных брендах, это то, что часто делают проектные институты и девелоперы.

Например, U-образные коллекторы, солнечный коллектор, построенный так называемой известной компанией в Китае, очень хорош! Эффективность сбора тепла также хороша, но это часто является проблемой, особенно в зданиях с низкой заполняемостью или поздним временем заезда.Проблема таких коллекторов возникает из-за проблем с перегревом, даже нелепых, Китай Разработчик в Ханчжоу не мог просто накрыть коллектор слоем затемненной ткани.

В традиционных солнечных водонагревателях сплит-типа в основном используются U-образные трубчатые коллекторы или коллекторы с тепловыми трубками. Коллекторы двух вышеупомянутых типов обычно находятся в состоянии вакуума из-за использования внешней стеклянной трубки, что позволяет легко вызвать перегрев. Опасности, вызванные перегревом, обычно имеют два аспекта: во-первых, из-за того, что во время доставки новых домов, в период отделки или в период простоя коллекторы легко подвергаются воздействию воздуха, вызывая окисление тепла. -поглощающие ребра коллекторов, температура которых превышает 160 ° C, что приводит к повреждению.Теплообменник может значительно сократить срок его службы и эффективность сбора тепла; во-вторых, температура резервуара для воды слишком высокая, что может вызвать ожоги, избыточное давление или отслоение или растрескивание эмалевого слоя облицовки резервуара, что приводит к повреждению облицовки резервуара. В настоящее время национальный стандарт для электрических водонагревателей предусматривает, что причина, по которой максимальная температура не может превышать 75 ° C, также основана на вышеуказанных причинах.

Итак, плоский коллектор по-прежнему стоит миллион долларов? не обязательно!

Плоские коллекторы долгое время были основной силой в семействе коллекторов и основным конкурентом вакуумных трубчатых коллекторов.Как продукт, который всегда существовал на рынке, плоские коллекторы также имеют свои собственные характеристики:

Покрытие из закаленного стекла имеет высокую прочность, хорошую ударопрочность и высокий коэффициент безопасности эксплуатации;

Благодаря своим конструктивным характеристикам легко интегрируется в здание;

Рабочая жидкость течет в медной трубке плоского коллектора и может работать под давлением;

Хотя плоские панели обладают этими характеристиками, плоские коллекторы также имеют непоправимые недостатки:

Вакуумный коллектор плоского коллектора не может вакуумироваться между теплопоглощающей пластиной и стеклянной крышкой.Когда теплопоглощающая пластина поглощает повышение температуры солнечной энергии, воздушный слой между плоской пластиной и стеклянной крышкой образует конвекцию, что приводит к значительному увеличению теплопотерь и теплопотерь. Этот коэффициент в 3-5 раз больше, чем у вакуумного трубчатого коллектора. Поэтому при низкой температуре окружающей среды (зима на севере) или при высокой рабочей температуре не получится;

Без функции квази-слежения, когда солнечный свет падает под углом, зона приема быстро уменьшается, а нагрев быстро уменьшается;

Только при низкой температуре или под прямыми солнечными лучами плоский коллектор имеет более высокую эффективность сбора тепла, а другие условия работы не идеальны.

Технический инженер JDSOLAR всесторонний анализ: плоский коллектор имеет высокий КПД, но потери тепла большие, быстрое снижение, общая эффективность невысока; коллектор с вакуумной трубкой (встроенный, тепловая трубка, U-образная трубка) с высокой эффективностью перехватчик Тепловые потери невелики, общий КПД находится на самом высоком уровне; эффективность стеклометаллического вакуумного трубчатого коллектора постепенно снижается с увеличением срока службы.

Описание примера расчета JDSOLAR

Теперь рассмотрим несколько практических условий эксплуатации, используя национальный стандарт для определения минимальных требований к производительности вакуумных трубчатых коллекторов и плоских коллекторов, рассчитываемых следующим образом:

Зимой температура коллектора составляет 50 ° C, температура окружающей среды составляет -20 ° C, а солнечное излучение составляет 800 Вт / м 2 при стандартных условиях:

КПД вакуумного трубчатого коллектора:  = 0.6-2,5 * (50 + 20) /800=0,381;

КПД плоского коллектора составляет:  = 0,68-6 * (50 + 20) /800=0,155;

На этом этапе коллектор с вакуумной трубкой на 22% эффективнее плоского коллектора. При климатической температуре -30 ° C КПД вакуумного трубчатого коллектора в стандартных условиях эксплуатации составляет 35%, а КПД плоского коллектора в стандартном рабочем состоянии составляет 8%, а у базового плоского коллектора мало нагревать. Вакуумная трубка на 27% выше плоской пластины.В то же время, по результатам реальных испытаний, для плоских коллекторов в таких условиях трудно достичь 50 ° C.

Весной и осенью вакуумная трубка на 9,5% выше плоской пластины при температуре окружающей среды 10 ° C:

КПД вакуумного трубчатого коллектора составляет:  = 0,6-2,5 * (50-10) / 800 = 0,475;

КПД плоского коллектора составляет:  = 0,68-6 * (50-10) /800=0,38;

В летнем режиме из-за снижения нагрузки температура коллектора повышается, коллектор работает не менее 60 ° C, температура кольца составляет 30 ° C, а КПД вакуумного трубчатого коллектора на 5% выше, чем у коллектора. плоский коллектор.

Рекомендации

В соответствии с характеристиками и фактическим использованием различных коллекторов, JDSOLAR стремится целенаправленно выбирать правильные продукты и максимизировать выгоды от проекта. Из приведенного выше анализа структуры и тепловых характеристик коллектора мы можем ясно увидеть различные места и условия, в которых используются коллекторы:

Линейный вакуумный трубчатый коллектор: рынок бюджетных товаров. Системы домашнего хозяйства в сельской местности или городские пользователи с низким уровнем потребления, системы горячего водоснабжения малого и среднего размера в районах с невысокой защитой от замерзания; с помощью современной технологии управления также может быть реализована работа с антифризом;

Коллектор с U-образной / тепловой трубкой с вакуумной трубкой: различные среды использования, рынок высокого класса.Балконная настенная система, высококачественная бытовая система горячего водоснабжения сплит-типа, система горячего водоснабжения для общественных мест с высокими требованиями к безопасности, большие и средние системы горячего водоснабжения / отопления, рекомендуемые в очень холодных районах, различных рабочих условиях, требующих работы под давлением;

Стекло-металлический коллектор с вакуумной трубкой с тепловыми трубками: система горячего водоснабжения, система, требующая работы под давлением;

Плоский коллектор: потребность в горячей воде зимой небольшая, а температура низкая.