Коллектор состоит из вакуумных трубок определённой длины и диаметра. Все трубки системы являются поглотителями солнечного излучения. Чтобы уменьшить теплообмен с окружающей средой за счет теплопроводности и конвекции из трубок откачивают воздух.
Для поддержания вакуума внутри находится бариевый поглотитель газа. При разгерметизации бариевый индикатор становится белым и трубку следует заменить. В простейших системах термосифонного типа вода непосредственно нагревается и циркулирует во внутренней трубке.
В другом варианте внутрь стеклянной трубки монтируется металлический стержень(heat pipe), конец которого нагревает воду. При нагревании металлического стержня солнечным излучением теплоноситель (вода/ гликоль), содержащийся внутри него, переходит в газообразное состояние и поднимается вверх. Отдает тепло воде и стекает вниз по стержню в виде жидкости. Поэтому при монтировании этого коллектора важно, чтобы отдающий тепло конец находился вверху.
Следующий тип коллектора отличается от предыдущего тем, что в вакуумных трубках находится не металлический стержень, а U-образная трубка(U-pipe). Внутри этой трубки циркулирует антифриз. U -pipe коллектор дешевле heat pipe коллектора, но и менее эффективен. Также преимуществом U-pipe коллектора является то, что он может быть установлен под разным углом (от вертикального до горизонтального).
В моноблочных солнечных нагревателях термосифонного типа поглощенная солнечная энергия при помощи вакуумных трубок непосредственно нагревает запас воды, находящийся в баке над коллектором.
Существует два типа таких моноблочных систем: с баком низкого давления и с баком под давлением. В первом случае вода из бака непосредственно поступает в трубки и, нагреваясь, поднимается обратно в бак.
Для подключения моноблока к системе отопления используют моноблок с баком под давлением. В такой системе используют вакуумные трубки с металлическим стержнем внутри. Такой водонагреватель имеет ряд преимуществ: меньшие потери тепла, чем у предыдущего, отсутствие воды в вакуумных трубках (нет резиновых уплотнителей, протекание исключено), лёгкая инсталляция, морозостойкость.
Следующая модификация моноблочной системы включает в себя медную катушку, которая вмонтирована в бак. Жидкость в баке, находящаяся под давлением, передаёт тепло медной катушке, по которой течет вода для внешних нужд.
При заполнении бака маслом система становится более морозостойкой, бак не ржавеет и не подвергается коррозии. Вода в катушке с маслом не контактирует.
Сплит солнечный водонагреватель состоит из следующих частей:
1. плоский или вакуумный трубчатый коллектор;
2. напорный емкостной теплообменник.
3. циркуляционный насос;
4. блок управления(контроллер);
5. расширительный бак;
Принцип работы: Контроллер снимает показания температуры с трех термопар. Одна на коллекторе (Т1) и две на теплообменнике (Т2 и Т3). Так же на контроллере имеется два выходных реле. Первое реле(R1) включает и выключает циркуляционный насос. Второе реле(H1) дает команду электрическому нагревателю (если такой предусмотрен).
Когда разница Т1-Т2 повышается до установленной величины, блок управления автоматически запускает циркуляционный насос(R1). Циркуляционный насос приводит теплопроводную жидкость в движение.
Теплопроводная жидкость отдает тепловую энергию холодной воде емкостного теплообменника. Если же разность Т1-Т2 падает до установленной величины отключения насоса, либо температура Т3 повышается до требуемой величины нагрева, то контроллер останавливает циркуляционный насос.
Преимущества:
• Коллектор и емкостной теплообменник разделены, водный бак
можно установить в любом месте около дома;
• Модульная конструкция, простой процесс сборки, гармонично
сочетается с
окружающей средой.
• Интеллектуальный контроль и автоматическая работа;
• В вакуумных трубках нет воды, устранена опасность
замерзания;
• Возможность эксплуатации в любое время года и суток;
Ответим на этот вопрос конкретным примером.
Задача: Посчитать количество коллекторных панелей (10 трубок) для сплит системы, необходимое для получения 1000 литров горячей воды в сутки.
Решение: Выясним какое количество тепла нужно передать воде с начальной температурой(T1) 15℃,
чтобы нагреть 1000 литров до температуры(T2) 40℃. Q=cm(T2-T1), где с=4200Дж/кг℃ - удельная теплоемкость воды, m=1000кг,
Т2-Т1=25℃. Итак,
Q=105000кДж.
Теперь определим какое кол-во тепла может выдавать 10-трубчатый коллектор. q=ISKT, где I=1000Вт/м2 - интенсивность солнечного излучения при ясной погоде, S=1.29м2 - эффективная площадь поверхности коллектора, К=0.62 - коэффициент эффективности коллектора, Т=5часов=5*3600сек=18000сек - эффективное время для нагрева, q=14396.4кДж.
Разделив Q на q, найдем количество коллекторов N=Q/q=7.29...
Ответ: Для ежедневного нагрева 1000 литров воды с 15℃ до 40℃ при интенсивности солнечного излучения 1000Вт/м2 необходимо приблизительно 8 коллекторов с 10 вакуумными трубками
Подставив в решение нужные параметры нагрева, Вы без труда можете посчитать число коллекторов необходимое Вам. Максимальная температура нагрева 90℃. Отметим, что в этом решении не учитывались потери тепла, которые существенно зависят от качества установки водонагревателя.
Если у Вас возникли вопросы, обращайтесь ко мне. Контактная информация в разделе "Контакты".