קולט שמש ואקום: עיקרון הפעולה + איך להרכיב אותו בעצמך

סכומי כסף ניכרים מושקעים על אספקת מים חמים וחימום חלל. אבל יש מקור אנרגיה חלופי - קולט שמש ואקום.שמעת על זה? זה מאפשר לך להפחית באופן משמעותי את העלויות הכספיות של שמירה על נוחות, מתן אפקט חימום מקסימלי עם איבוד חום מינימלי.

מכשיר זה ניתן לרכוש מיצרני ציוד ביתי או להרכיב בעצמך בבית. כדי לבחור את הדגם הנכון, אתה צריך ללמוד הרבה מידע. אנו נעזור לך להחליט על קריטריוני הרכישה העיקריים.

המאמר ידון בעקרון הפעולה ובעיצוב של סעפת ואקום. נדבר על תכונות העיצוב של דגמים שונים, נשקול את היתרונות והחסרונות של התקנות אלה. בנוסף, נתאר בפירוט כיצד להכין ולהתקין קולט שמש ואקום בעצמך.

החומר מלווה בסרטונים מהם תלמדו על התכונות החשובות ועקרונות הפעולה של סעפות ואקום.

עקרון הפעולה של יחידת הוואקום

קולט השמש הוואקום שונה ממערכות סולאריות קונבנציונליות בדרך עיבוד אנרגיה סולארית. סוללה קלאסית פשוט לוקחת אור וממירה אותו לחשמל. הקולט מורכב מצינורות זכוכית עם ואקום שנוצר בפנים. הם משולבים למערכת אחת באמצעות יחידות עגינה מיוחדות.

בתוך כל צינור יש תעלה של מוטות נחושת אחד או שניים עם נוזל קירור. לוכד את קרני השמש, האלמנט הפעיל מחמם את חומר נוזל הקירור ובכך מבטיח את פעולת הקולט.

בשל עיצוב זה, רמת היעילות האנרגטית עולה באופן משמעותי, ואיבוד החום מופחת באופן משמעותי, שכן שכבת הוואקום מאפשרת לחסוך כ-95% מהאנרגיה הסולארית הנקלטת.

קולט שמש ואקום המוצב על גג בית פרטי יספק מים חמים לדיירים לאורך כל השנה, ובעונה הקרה יאפשר לכם לחמם בנוחות את החדר מבלי להוציא על כך הרבה כסף.

בנוסף, התלות של תפוקת האספנים בעונתיות, בטמפרטורת הסביבה ובתנאי מזג אוויר שונים, כגון משבי רוח, מעונן חלקית, משקעים וכו', פוחתת.

כיצד פועלת סעפת מסוג ואקום?

מכשירי ואקום מודרניים המספקים לחדרים חום ומים חמים באמצעות אנרגיה סולארית משתנים מבחינה טכנולוגית.

אספנים מחולקים לסוגים הבאים:

• צינורי ללא ציפוי מגן זכוכית;
• מודול עם המרה מופחתת;
• גרסה שטוחה סטנדרטית;
• מכשיר עם בידוד תרמי שקוף;
• יחידת אוויר;
• סעפת ואקום שטוחה.

קולט השמש הוואקום מסוגל לספק אספקת מים חמים וחימום בכל עת של השנה, ובכל מזג אוויר (+)

לכולם יש דמיון עיצובי משותף, ולכן הם מורכבים מ:

• צינור שקוף חיצוני, משם האוויר נשאב לחלוטין;
• צינור מחומםממוקם בצינור גדול שבו נוזל קירור נוזלי או גזי נע;
• מפיץ טרומי אחד או שניים, שאליהם מחוברים צינורות קליבר גדולים יותר ונכנס מעגל מחזור של צינורות דקים המונחים בתוכם.

העיצוב כולו מזכיר קצת תרמוס עם קירות שקופים, ששומר על רמת בידוד תרמי גבוהה חסרת תקדים. הודות לתכונה זו, גוף הצינור הפנימי רוכש את היכולת להתחמם ביעילות ולהעביר באופן מלא את משאב האנרגיה לנוזל הקירור המסתובב בפנים.

ניואנסים עיצוביים וסיווג

קולטים מסוג ואקום מסווגים לפי סוג צינורות הזכוכית המותקנים במבנה, או לפי מאפייני התעלות התרמיות. הצינורות הם בדרך כלל קואקסיאליים ונוצות, ותעלות החום הן בצורת U בזרימה ישירה וסוג צינור חום. .

מאפיינים של צינורות קואקסיאליים

צינורות קואקסיאליים הם בקבוק תרמוס זכוכית כפול עם חלל ואקום שנוצר באופן מלאכותי בין הקירות. על פני השטח הפנימיים של הצינור יש שכבה של ציפוי מיוחד סופג חום, כך שהעברת החום בפועל מתרחשת ישירות מדפנות נורת הזכוכית.

צינורות קואקסיאליים עשויים מזכוכית בורוסיליקט בעלת חוזק גבוה, בעלת העברת אור גבוהה. האלמנטים, בהתאם ליצרן, הם בעלי עד שלוש שכבות של קפיצת מגנטרון, מפגינים חוזק מעולה ועמידות בתנאי אטמוספירה שונים (גשם, ברד וכו'), עומדים בלחץ של 1 MPa ומשרתים באופן אמין במשך 15 שנים

כאלמנט סופג, צינור נחושת המכיל הרכב אתר מולחם לתוך צינור זכוכית. במהלך תהליך החימום הוא מתאדה, מוותר ביעילות על חומו, מתעבה וזרם לתחתית הצינור.לאחר מכן המחזור חוזר על עצמו, וכך נוצר תהליך חילופי חום מתמשך.

תכונות של צינורות נוצות

לצינורות נוצות ואקום יש עובי דופן גדול יותר מאלה קואקסיאליים, והם מורכבים לא משניים, אלא מבקבוק אחד. אלמנט ספיגת הנחושת הפנימי מצויד לכל אורכו במגבר עמיד - פלטה גלית עם ציפוי סופג אנרגיה ברמה גבוהה.

הודות לתכונה עיצובית זו, הוואקום ממוקם ישירות בתעלה התרמית, שחלקה, יחד עם הסופג, משולב ישירות בבקבוק.

צינור הוואקום הנוצות מכיל בתוכו צלחת המעוצבת כמו נוצה. רמת היעילות עולה על היכולות של מקבילו הקואקסיאלי, אך יש לה עלות גבוהה משמעותית וקשה להחלפה אם תקינות הנורה פגומה או גוף החימום כושל

אספנים העשויים מצינורות ואקום נוצות נחשבים ליעילים ביותר במעמדם, מתפקדים היטב ונותנים שירות אמין לשנים רבות.

עקרון הפעולה של צינור החום

צינורות חום מורכבים מצינורות סגורים המכילים הרכב נוזלי שמתאדה בקלות. בהשפעת אור השמש הוא מתחמם, עובר לאזור העליון של התעלה ומתרכז שם בקולט חום מיוחד (סעפת).

ברגע זה, נוזל העבודה מוותר על כל החום המצטבר ונופל שוב למטה כדי לחדש את התהליך.

שרוול מחליף החום של צינור החום מחובר למחליף החום הסעפת דרך שקע מיוחד המולחם לתוך מחליף חום 1 צינור עצמו, או כרוך סביב מחליף חום 2 צינורות.

אלמנט העבודה של צינור החום עשוי מנחושת, ובמקרים נדירים יותר - מאלומיניום. הוא מפגין עמידות גבוהה לעומסים תפעוליים, משרת באופן אמין במשך 15 שנים, בעל עלות סבירה והוא אחד האלמנטים הפופולריים ביותר של מערכות סולריות ואקום מודרניות מסוג צינור.

האנרגיה המשתחררת נלקחת מהמאגר התרמי על ידי נוזל הקירור ומועברת הלאה דרך המערכת, ובכך מבטיחים זמינות של מים חמים בברזים וברדיאטורים. מערכת צינורות החום קלה להתקנה ומדגימה יעילות תפעולית גבוהה.

קולטים המצוידים בצינורות חום ואקום הם בעלי רמת אמינות טובה ומתאימים לשימוש לא רק בחיי היומיום, אלא גם במערכות תרמיות סולאריות בלחץ גבוה.

במקרה של תקלה או תקלה ללא קשיים, ניתן להחליף את היחידה הפגומה בחדשה מבלי להזדקק לשחזור של המערכת כולה.

ניתן לבצע עבודות תיקון בקלות ישירות במיקום הקולט, ללא פירוק היחידה וללא מאמץ מיותר על העבודה.

תיאור של מחליף חום חד פעמי בצורת U

הצינור של מחליף החום בזרימה ישירה מעוצב כמו האות U. מים או נוזל הקירור הפועל של מערכת החימום מסתובב פנימה. חלק אחד של האלמנט מיועד לנוזל קירור קר, והשני מסיר בצורה נכונה את המחומם שכבר.

בחימום, ההרכב הפעיל מתרחב ונכנס למיכל האחסון, ובכך יוצר זרימה טבעית של נוזל במערכת. ציפוי סלקטיבי מיוחד המיושם על הקירות הפנימיים מגביר את יכולת ספיגת החום ומשפר את יעילות המערכת כולה.

בהשוואה לצינורות מסוג צינור חום, למוצרים בצורת U יש התנגדות הידראולית גדולה יותר, מציבים דרישות גבוהות יותר לנוזל הקירור והם יקרים משמעותית. קולטים הפועלים על צינורות U בזרימה ישירה אינם יכולים לפעול בלחץ גבוה ומספקים העברת חום באיכות גבוהה רק בעונה החמה

צינורות מסוג U מפגינים ביצועים גבוהים ומספקים העברת חום מוצקה, אך יש להם חיסרון משמעותי אחד. הם יוצרים מבנה אינטגרלי אחד עם הסעפת ומורכבים איתה תמיד.

לא ניתן יהיה להחליף צינור בודד נפרד שנכשל. לצורך תיקונים, יהיה צורך לפרק את כל המתחם ולהעמיד אחד חדש במקומו.

השוואה בין שינויים שונים

בייצור יחידות סולאריות משולבים תעלות תרמיות וצינורות זכוכית ואקום לקולטי שמש במגוון שילובים.

הפופולריים ביותר בקרב הצרכנים הם דגמים קואקסיאליים עם צינור חום. קונים נמשכים למחיר הנאמן של המכשירים ולתחזוקה פשוטה מאוד ובמחיר סביר לאורך כל חיי השירות.

קולט שמש ואקום עם תעלת עבודה של צינור חום ניתן לתיקון בקלות. החלפת צינורות פגומים מתבצעת במקום ואינה כרוכה בפירוק המערכת או העברתה למקום אחר. עם זאת, העברת חום בדגמים אלה קשה, שבגללה יעילות התפוקה היא לא יותר מ-65%

מכשירי ואקום עם תעלות צינור חום מפגינים אמינות גבוהה ואין להם הגבלות על שימוש אפילו במתחמים תרמיים סולאריים בלחץ גבוה.

מכשירים עם בקבוק קואקסיאלי המכילים ערוצים בצורת U בזרימה ישירה נכללים גם ברשימת הפופולריים. הם מאופיינים בפרמטרים כגון איבוד חום נמוך ויעילות של 70% ומעלה.

כדי לתפקד כהלכה, יש להתקין כראוי מכשיר ואקום עם ערוץ U. רצוי שזווית ההטיה המינימלית תהיה לפחות 20⁰. רק כך ניתן יהיה להבטיח תשואה מקסימלית

המצב מעט מקולקל על ידי: תהליך תיקון מורכב, תחזוקה ספציפית במהלך הפעולה וחוסר יכולת להחליף יחידה בודדת שניזוקה. אם קורה משהו למכשיר, הוא מפורק ומוקם אספן חדש לחלוטין.

צינורות נוצות הם מבחינה מבנית צילינדר בודד עשוי זכוכית עם קירות מעובים וחזקים (תלוי ביצרן, מ-2.5 מ"מ ומעלה). התוסף סופג הנוצות הכלול בתוכו מתאים היטב לתעלת העבודה, עשוי מתכת מוליכת חום.

בידוד כמעט מושלם נוצר על ידי חלל הוואקום בתוך מיכל הזכוכית. הסופג מעביר חום נספג ללא הפסד ומספק למערכת יעילות של עד 77%.

במקרה של תקלה יש לתקן סעפות המצוידות בצינורות נוצות. אין צורך לשנות את המערכת כולה, מספיק למצוא יחידה פגומה, לפרק אותה ולהכניס אחת חדשה במקומה

דגמים עם אלמנט נוצה הם קצת יותר יקרים מאשר אלה קואקסיאליים, אבל בשל היעילות הגבוהה שלהם הם מספקים נוחות מלאה בחדר ומשלמים את עצמם במהירות.

היעילים והפרודוקטיביים ביותר הם צלוחיות נוצות עם ערוצי זרימה ישירה פנימית. היעילות בפועל שלהם מגיעה לפעמים לרמות שיא של 80%.

בעת התקנת צינורות נוצה לתוך המסגרת, אגוז קרימפ חזק עם טבעת ואטם עמיד בחום מונח על המוט של כל חלק. זה מבטיח את אטימות המבנה כולו ומאפשר לקולט לתפקד באופן מלא בכל תנאי

המחיר של המוצרים גבוה למדי, וכאשר מבצעים תיקונים, יש צורך לנקז את כל נוזל הקירור מהמערכת ורק אז להתחיל בפתרון תקלות.

איך צריך להיות קולט החום?

קולט החום הוא עוד אלמנט עבודה חשוב מאוד של סעפת הוואקום. באמצעות יחידה זו, חום מצטבר מועבר מהצינורות לנוזל הקירור.

קולט החום ממוקם בחלק העליון של המכשיר. אחד המרכיבים שלו, ליבת נחושת, מקבל אנרגיה ומעביר אותה לנוזל הקירור הראשי שמסתובב במערכת מחליף חום סגור של מיכל-קולט.

פעולה תקינה מובטחת כאשר מחוברים למערכת. משאבת מחזור. האוטומציה השולטת במתחם החימום מנטרת בבירור את רמת הטמפרטורה בערוצים, ואם היא יורדת מתחת למינימום הקריטי המותר (לדוגמה, בלילה), עוצרת את המשאבה.

זה מאפשר לך להימנע מחימום חוזר, כאשר נוזל הקירור מתחיל לקחת את החום של המים החמים שנאספו במיכל האגירה.

יתרונות וחסרונות של אספנים מסוג ואקום

היתרון העיקרי של היחידות הוא היעדר כמעט מוחלט של איבוד חום במהלך הפעולה. זה מסופק על ידי סביבת ואקום, שהוא אחד המבודדים הטבעיים האיכותיים ביותר. אבל רשימת היתרונות לא מסתיימת בזה.

למכשירים יש יתרונות מובהקים נוספים:

• יעילות הפעלה בטמפרטורות נמוכות (עד -30 מעלות צלזיוס);
• יכולת לצבור טמפרטורות של עד 300 מעלות צלזיוס;
• קליטה מקסימלית אפשרית של אנרגיה תרמית, כולל הספקטרום הבלתי נראה;
• יציבות תפעולית;
• רגישות נמוכה לביטויים אטמוספריים אגרסיביים;
• רוח נמוכה עקב תכונות התכנון של מערכות צינוריות המסוגלות להעביר דרכן מסות אוויר בצפיפות שונות;
• רמת יעילות גבוהה באזורים עם אקלים ממוזג וקריר עם מספר קטן של ימים בהירים ושטופי שמש;
• עמידות בכפוף לכללי הפעלה בסיסיים;
• נגישות לתיקון ויכולת לשנות לא את כל המערכת, אלא רק קטע אחד שנכשל.

החסרונות כוללים את חוסר היכולת של הקולטים לנקות את עצמם מכפור, קרח, שלג והמחיר הגבוה של הרכיבים הדרושים להרכבת היחידה בבית.

קולט שמש הוא מכשיר יעיל המאפשר להמיר אנרגיה סולארית לאנרגיה תרמית כמעט ללא הפסד.

הרכבת עשה זאת בעצמך של היחידה

תהליך הרכבת סעפת ואקום מתחיל בייצור מסגרת תמיכה לאלמנטים הפועלים. הוא מותקן מיד במקום שהוקצה ליחידה.

הגודל והמידות של המסגרת תלויים לחלוטין בדגם המתוכנן להתבצע, ולרוב נקבעים בהוראות המצויות בין המסמכים הנלווים לרכיבים.

המסגרת המוגמרת לאספן מקובעת לגג כך שהיא תופסת עמדה ברורה ואינה מתנדנדת. אם גג הבניין הוא צפחה, השתמש בקורות נדן וברגים עבים בקליבר גדול. עבור חומרי קירוי אחרים, עוגנים קונבנציונליים משמשים

אני מתקן בנוסף את המקומות שבהם המסגרת פוגשת את משטח הגג עם איטום כך שבעתיד מים לא ייכנסו לבית דרך החורים. לאחר מכן מיכל האחסון מועבר לאתר ההתקנה ומאובטח עם ברגים לחלק העליון של המסגרת.

בשלב הבא, גוף החימום, חיישן הטמפרטורה ויציאת האוויר האוטומטית מורכבים. כל רכיבי העזר והחלקים הנלווים מונחים על רפידות הריכוך המצורפות. כדי לחבר את חיישן הטמפרטורה, השתמש במפתח שקע.

לאחר מכן, אספקת תקשורת אספקת מים מסודרת. לשם כך לוקחים צינורות מכל חומר עמיד לטמפרטורות נמוכות ועמיד עד 95 מעלות צלזיוס. מוכח היטב צינורות ואביזרים מפוליפרופילן.

צינורות פוליפרופילן אידיאליים לחיבור קולט השמש למערכת האינסטלציה למגורים. החיזוק בעל תכונות פיזיות טובות וסיבולת תפעולית, משרת באופן אמין לאורך שנים רבות ומוחלף בקלות במקרה של סדקים או קרעים.

לאחר חיבור אספקת המים, מיכל האגירה מלא במים ונבדק לאיתור דליפות. אם מתגלים נזילות איפשהו תוך 3-4 שעות, הן מתוקנות.

בסוף מותקנים גופי חימום. לשם כך עוטפים את צינור הנחושת ביריעת אלומיניום ומניחים אותו בצינור ואקום מזכוכית. מלמטה מונחים על הבקבוק כוס קיבוע ומגף עשוי גומי עמיד וגמיש.

קצה הנחושת העליון של הצינור נדחק עד הסוף לתוך מעבה הפליז. שומן מגע תרמי צמיג אינו מוסר מהצינורות. הצמד את מנגנון הנעילה על התושבת והתקן את כל צינורות הזכוכית הנותרים לפי אותו עיקרון.

קולטי שמש צינוריים דורשים תחזוקה שוטפת וניקוי חובה, במיוחד בתקופות של שלג פעיל. אם תפעל לפי הכללים הפשוטים הללו, הם יעבדו לאורך זמן וישמרו על רמת יעילות גבוהה לאורך כל חיי השירות שלהם.

על המבנה מניחים בלוק הרכבה, מסופק לו ספק כוח של 220 וולט ולמערכת מחוברות שלוש יחידות עזר - גוף חימום, פתח אוורור וחיישן טמפרטורה.

הדבר האחרון לחיבור הוא בקר שנועד לשלוט נכון במתחם. פרמטרי ההפעלה הרצויים מוכנסים לתפריט הבקר והמערכת מתחילה במצב רגיל.

מפורטות הוראות שלב אחר שלב לבניית קולט שמש המאמר הזה.

איך למקם את המכשיר נכון?

על מנת שקולט הוואקום יעבוד בצורה מלאה ויעילה לספק לחלל המגורים את האנרגיה הדרושה, יש צורך למצוא את המיקום הנוח ביותר עבורו ולכוון נכון את המכשיר ביחס לחלקי העולם.

קולטי שמש מסוג ואקום הם הרבה יותר פרקטיים מאשר עמיתיהם השטוחים. כאשר אחד מהצינורות הפועלים ניזוק ונכשל, קל מאוד להחליף אותו בחדש. לאחר מכן, המערכת תמשיך לפעול כבעבר. אם אין הזדמנות מיידית לשים אלמנט חדש במקום הפגוע, זה לא משנה. היחידה תוכל לבצע את "תפקידיה" גם אם יש לה יחידה עם אלמנט פגום.

ליישובים בחצי הכדור הצפוני, חשוב למקם את האספן בחלק הדרומי של גג הבית או בצד שטוף השמש של האתר. רצוי להקפיד על סטייה מינימלית למישור המכשיר.

אם לא ניתן לכוון את פני השטח לדרום, כדאי לבחור את הזווית הבהירה ביותר במרחב הפתוח בין המערב והמזרח.

יעילות התפעול הגבוהה של קולט מסוג ואקום נובעת גם מהעובדה שהוא פועל על עיקרון של מראה ומשווה את העוצמה התרמית שלו בהתאם לגובה הנוכחי של השמש

אין לכסות את מתחם האנרגיה הסולארית על ידי ארובות, שברי קירוי דקורטיביים, התפשטות ענפי עצים ומבני מגורים או טכניים גבוהים. זה יפחית את יעילות התפעול ויקטין את רמת החימום של גופי ההפעלה.

אם היחידה ממוקמת נכון, היא תספק כמעט את אותה העברת חום לאורך כל השנה, ללא קשר לעונה.

אם אין לכם ניסיון רב בביצוע עבודות תיקון, התקנה ואינסטלציה מורכבות, זה לא הגיוני לשאוב צינורות בבית. תהליך זה הוא עתיר עבודה ודורש ידע מיוחד וציוד מיוחד.

בנוסף, לאלמנטים מסוג ואקום המיוצרים באופן עצמאי יש רמת יעילות נמוכה בהרבה מאשר חלקי המפעל. לכן, זה הגיוני ביותר לרכוש מוצרים מיצרן מיוחד, ולאחר מכן לנסות להרכיב כמה חלקים בבית.

באתר מבחר מאמרים בנושא הסדרת מערכת דודי שמש, אנו ממליצים לקרוא:

1. מערכות חימום שמש: ניתוח טכנולוגיות חימום המבוססות על מערכות סולאריות
2. חימום בית פרטי באמצעות פאנלים סולאריים: דיאגרמות ומכשיר
3. פאנלים סולאריים גמישים: סוגים, מאפיינים + תכונות חיבור

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

תיאור מפורט ומפורט של צינור הוואקום, עקרון פעולתו ותכונות תפקודו של קולט השמש בכללותו. המחבר מדבר על כמה ניואנסים מעניינים ומראה שההתקנה יכולה להפוך לחלופה אמיתית לדוד גז.

מידע מעניין על פעולת קולט השמש בחורף.

כיצד להתקין כראוי קולט שמש ואקום במו ידיך בבית. כל הניואנסים של התהליך, המלצות וטיפים שימושיים.

הכרת עיקרון הפעולה הבסיסי של קולט ואקום סולארי צינורי, אתה יכול להרכיב את היחידה בעצמך. ההתקנה תותאם באופן מלא לדרישות ולצרכים האישיים שלך.

זו לא משימה קשה במיוחד, אבל היא דורשת תשומת לב מוגברת, הקפדה וכישורים מסוימים, אחרת הסיכון לפגיעה בשלמות הבקבוק ושבירת אטימותו עולה באופן משמעותי.

אנו מזמינים את כל המעוניינים בבחירה, בהתקנה או בהרכבה עצמית של קולט שמש להשאיר הערות ולשאול שאלות. טופס יצירת הקשר נמצא בבלוק התחתון.