المجمع الشمسي الفراغي: كيف يعمل + كيفية تجميعه بنفسك

هنا سوف تجد:

• ما هو المجمع والغرض من المجمعات الشمسية
• مبدأ العمل للمجمع الشمسي الفراغي
• المميزات والعيوب
• أنواع مختلفة من مجمعات الفراغ
• مقارنة بين التعديلات المختلفة
• صنع فراغ مشعب بيديك
• ميزات الموضع الصحيح لمجمع الفراغ الشمسي

مجمع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب المفرغ هو وسيلة صديقة للبيئة لتخزين الطاقة الشمسية واستخدامها لتدفئة منزلك وتوفير الماء الساخن. يتم وضع هذه الأجهزة على سطح المنازل الخاصة في المكان المناسب.

أنواع الأنابيب المفرغة

هناك خمسة أنواع من الأنابيب المفرغة لمجمعات الطاقة الشمسية. تختلف في الهيكل الداخلي والتصميم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استكمال كل منها بممتص معدني (عادة من الألومنيوم) ، يتم وضعه داخل لمبة زجاجية على شكل أنبوب.

مهم! تملأ معظم الشركات المصنعة الفجوة السفلية بين الجدران الزجاجية بالباريوم - فهي تمتص شوائب الغاز وتحسن خصائص العزل الحراري. يمكن أن يؤدي غيابه إلى تقليل كفاءة المجمع بنسبة تصل إلى 15٪.

أنابيب مفرغة من الهواء (مفتوحة)

يستخدم هذا النوع من أنابيب تجميع الطاقة الشمسية في المجمعات ذات الخزان الخارجي. تمتلئ بالماء وتشكل مجلدًا واحدًا مع الخزان. يرتفع الماء الساخن من القارورة إلى الخزان ، وينخفض ​​الماء المبرد.

تستخدم مجمعات الفراغ Thermosiphon في الحالات التالية:

1. للتوصيل بنظام إمداد الماء الساخن ؛
2. في المناطق ذات المستوى العالي من التشمس خلال موسم البرد ؛
3. للاستخدام الموسمي (الربيع ، الصيف ، الخريف).

أنبوب محوري (أنبوب حراري)

هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من الأنبوب المفرغ. يحتوي على أنبوب نحاسي داخل لمبة زجاجية مملوءة بسائل بدرجة غليان منخفضة أو ماء منخفض الضغط.

عند تسخينه ، يبدأ السائل أو الماء في الغليان ، يرتفع البخار ، في نفس الوقت يسخن من الجدران النحاسية. في الجزء العلوي ، يدخل المبادل الحراري - وهو تمدد في النهاية ، حيث يطلق الحرارة عبر الجدران إلى الماء الذي يدور حوله.

بعد التبريد ، يتكثف البخار على جدران المبادل الحراري ويتدفق إلى أسفل. تتكرر الدورة من جديد.

هيكل داخلي تخطيطي لأنبوب متحد المحور ومبادل حراري.

أنابيب مزدوجة متحدة المحور

مبدأ تشغيل المشتت الحراري هذا هو نفس المبدأ السابق ، مع استثناء واحد - يتم توصيل أنبوبين نحاسيين بسائل بمبادل حراري واحد. يسمح النظام الترادفي بإزالة الحرارة بشكل أكثر كفاءة ، وتسمح لك السعة الكبيرة ومنطقة الجدار للمبادل الحراري بتسخين الماء بسرعة.

يتم تركيب مشعب فراغ مزدوج متحد المحور عند الضرورة:

1. توفير تدفئة صغيرة لكميات كبيرة من الماء ؛
2. هناك حاجة للطاقة الحرارية خلال يوم مشمس.
3. ارتفاع متوسط ​​مستوى التشمس ؛
4. هناك ضخ سريع للمياه من خلال النظام.

أنابيب مفرغة من الريش

لديهم مبادل حراري إضافي في تصميمهم ، مما يسمح بإزالة الحرارة بشكل أكثر كفاءة من داخل المصباح الزجاجي. عادة ما يتم صنعه على شكل لوحين طولانيين يقعان على جانبي المشتت الحراري النحاسي.

خلاف ذلك ، فإن مبدأ التشغيل هو بالضبط نفس مبدأ الأنبوب المحوري.

أنابيب مفرغة على شكل حرف U (نوع U)

يختلف هذا النظام اختلافًا جوهريًا عن الأنظمة السابقة. يستخدم خطين - للمياه الباردة والساخنة.

يتم تثبيت مبادل حراري على شكل حرف إنجليزي U في دورق زجاجي يتدفق من خلاله الماء. من الخط بالماء البارد ، يدخله ، يسخن ويعود إلى الأنبوب بالماء الساخن.

يعتبر مشعب الأنبوب المفرغ من النوع U هو الأكثر كفاءة ، لكن التثبيت صعب. أثناء التجميع ، يتم لحام خطوط التدفق بالأنابيب النحاسية داخل المصباح الزجاجي. والنتيجة هي نظام متكامل واحد ذو كفاءة عالية في استخدام الطاقة ، ولكن قابلية صيانة منخفضة.

تركيب القارورة على انبوب نحاسي على شكل حرف U.

ماذا يجب أن يكون مجمع الحرارة؟

يعتبر مجمع الحرارة عنصر عمل آخر مهم جدًا لمجمع الفراغ. من خلال هذه الوحدة ، يتم نقل الحرارة المتراكمة من الأنابيب إلى المبرد.

يقع مجمع الحرارة في الجزء العلوي من الجهاز. يستقبل أحد مكوناته ، وهو قلب نحاسي ، الطاقة وينقلها إلى الناقل الحراري الرئيسي المنتشر في نظام مغلق "مبادل حراري - مجمع الخزان".

مضخة صغيرة متصلة بالنظام تضمن الدوران الصحيح. تراقب الأتمتة التي تتحكم في مجمع التسخين بوضوح مستوى درجة الحرارة في القنوات ، وإذا كانت أقل من الحد الأدنى الحرج المسموح به (على سبيل المثال ، في الليل) ، فتوقف تشغيل المضخة.

هذا يتجنب إعادة التسخين عندما يبدأ المبرد في امتصاص الحرارة من الماء الساخن المتجمع في خزان التخزين.

إيجابيات وسلبيات المجمعات الفراغية

الميزة الرئيسية للوحدات تسمى الغياب شبه الكامل لفقدان الحرارة أثناء التشغيل. يتم ضمان ذلك من خلال بيئة فراغ ، والتي تعد واحدة من أعلى العوازل الطبيعية جودة. لكن قائمة الفوائد لا تنتهي عند هذا الحد. تتمتع الأجهزة بمزايا أخرى واضحة ، على سبيل المثال:

• كفاءة العمل في مؤشرات درجات الحرارة المنخفضة (حتى -30 درجة مئوية) ؛
• القدرة على تجميع درجة حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية ؛
• أقصى امتصاص ممكن للطاقة الحرارية ، بما في ذلك الطيف غير المرئي ؛
• الاستقرار التشغيلي
• حساسية منخفضة لمظاهر الغلاف الجوي العدوانية ؛
• انخفاض انحراف القذيفه بفعل الهواء ، بسبب ميزات تصميم الأنظمة الأنبوبية القادرة على تمرير الكتل الهوائية ذات الكثافة المختلفة من خلالها ؛
• مستوى عالٍ من الكفاءة في المناطق ذات المناخ المعتدل والبارد مع أيام قليلة صافية ومشمسة ؛
• المتانة تخضع لقواعد التشغيل الأساسية ؛
• توفر للإصلاح والقدرة على تغيير ليس النظام بأكمله ، ولكن جزء واحد فقط فاشل.

تشمل العيوب عدم قدرة المجمعات على التنظيف الذاتي من الصقيع والجليد والثلج وارتفاع سعر الأجزاء المكونة اللازمة لتجميع الوحدة في المنزل.

كيفية وضع الجهاز بشكل صحيح

لكي يعمل مجمع الفراغ بشكل كامل وفعال لتوفير مساحة المعيشة بالطاقة اللازمة ، من الضروري أن يجد المكان الأكثر نجاحًا وتوجيه الجهاز بشكل صحيح بالنسبة لأجزاء العالم.

بالنسبة للمستوطنات في نصف الكرة الشمالي ، من المهم وضع المجمع في الجزء الجنوبي من سطح المنزل أو على الجانب المشمس للموقع. من المستحسن توفير حد أدنى للانحراف لمستوى الجهاز.

إذا لم تكن هناك طريقة لتوجيه السطح إلى الجنوب ، فإن الأمر يستحق اختيار أخف منظور في الفضاء المفتوح بين الغرب والشرق.

يجب ألا يتم إعاقة مجمع الطاقة الشمسية بواسطة المداخن أو الأجزاء الزخرفية للأسقف أو أغصان الأشجار المنتشرة والمباني السكنية أو الفنية الشاهقة. سيؤدي ذلك إلى تقليل كفاءة العمل وتقليل مستوى تسخين العناصر النشطة.

إذا تم وضع الوحدة بشكل صحيح ، فستوفر نفس ناتج الحرارة تقريبًا طوال العام ، بغض النظر عن الموسم.

إذا لم يكن لديك الكثير من الخبرة في إجراء أعمال الإصلاح والتركيب والسباكة المعقدة ، فمن غير المنطقي تفريغ الأنابيب في المنزل. هذه العملية شاقة للغاية وتتطلب معرفة خاصة ومعدات متخصصة.

بالإضافة إلى ذلك ، تتميز العناصر الفراغية ذاتية الصنع بمستوى كفاءة أقل بكثير من الأجزاء المصنوعة في المصنع. لذلك ، من المعقول شراء المنتجات من شركة تصنيع متخصصة ، ثم محاولة تجميع عدة أقسام في المنزل.

ميزات الموضع الصحيح لمجمع الفراغ الشمسي

لكي يعمل المجمع الشمسي الفراغي بأقصى قدر من الكفاءة ، من الضروري وضعه في الفضاء بشكل صحيح. بالنسبة لنصف الكرة الشمالي ، يجب أن تواجه طائرة الكتلة الخارجية الجنوب. زاوية ميلها إلى الأفق مهمة أيضا. يجب أن تكون مساوية لخط عرض المنطقة التي يتم فيها تركيب الوحدة.

بالإضافة إلى الميزات الجغرافية ، من الضروري مراعاة هندسة السقف حيث يتم تثبيته. يجب تركيب المجمع بطريقة لا تسقط عليه ظل الهياكل الفوقية للسقف تحت أي ظرف من الظروف.

وبالتالي ، فإن المجمع الشمسي من النوع الفراغي هو حل فعال للتدفئة وتزويد المنزل بالماء الساخن. ومع ذلك ، فإن ميزات تصميمه واعتماده على حركة الشمس ، التي تعد مصدرًا للطاقة بالنسبة لها ، يتطلب الامتثال لعدد من الميزات أثناء تثبيته.

أنواع مختلفة من الألواح الشمسية

تصنف الأنظمة الشمسية وفقًا لخصائص تصميم الأنابيب ونوع القناة الحرارية المستخدمة كجهاز استقبال:

1. النموذج المحوري لمجمع الفراغ الشمسي لتدفئة المنزل عبارة عن دورق مزدوج مصنوع من الزجاج ، يتم تفريغ الهواء في تجويفه. السطح مغطى بطبقة ماصة ، لذلك تنتقل الطاقة من الأنبوب نفسه.

2. هيكل الريش ذو جدار واحد ، يقع الفراغ هنا في مساحة القناة الحرارية ، والتي تم دمج جزء منها مع التخزين في القارورة.

4. في الأنظمة ذات الدوران الإجباري ، يتم تركيب مضخة منخفضة الطاقة لتسهيل حركة الناقل. في الوقت نفسه ، يكون استهلاك الطاقة أقل بكثير من الطاقة المستلمة لتدفئة منزل خاص.

5. يوجد أيضًا اختلاف في عدد الدوائر. في أبسط المجمعات ، يتم تسخين المياه الساخنة واستهلاكها من خزان التخزين.

6. تتكون الأنواع الأكثر تعقيدًا من أنبوب مفرغ وعناصر لأخذ عينات السوائل. يحتوي الجهاز على مادة مضادة للتجمد وغير سامة مع إضافات مضادة للتآكل ومضادة للرغوة. تحمي هذه الطريقة المعدات بشكل موثوق من الأملاح والحجم وتساهم في تشغيل أطول أثناء التسخين.

نظرة عامة على النماذج وخصائصها

في الوقت الحالي ، تعد الصين رائدة في إنتاج مجمعات الطاقة الشمسية. وفقًا لاستعراضات مالكي المنازل الخاصة ، يقوم المصنعون المحليون أيضًا بتزويد معدات ذات خصائص جيدة للبيع. تعد الأجهزة الأوروبية باهظة الثمن للغاية ، ولكن بمرور الوقت ، أصبحت تكاليف شراء الأجهزة وتثبيتها مبررة تمامًا. تنتج أشهر الشركات المجمعات التالية:

السباكين: ستدفع ما يصل إلى 50٪ أقل مقابل المياه مع مرفق الصنبور هذا

جامعي Dacha و Universal هما أشهر أجهزة الشركة المصنعة المحلية. يتميز SCH-18 بكفاءة عالية مع درجات حرارة تصل إلى 250 درجة مئوية. القوارير مصنوعة من النحاس الأحمر ، والحامل الحراري سائل. يضمن عدم وجود الماء في الفراغ مقاومة التجمد. هيكل متين مع مقاومة جيدة للرياح. خط الأنابيب محمي بواسطة مشعب البولي يوريثين. الأختام المطاطية المضادة للغبار تحافظ على الغبار وهطول الأمطار.

تعمل بكفاءة في درجات حرارة تصل إلى -35 درجة مئوية ، نوع الوظيفة هو نظام ضغط للتدفئة. يوجد جهاز تحكم للتحكم في السخان ، حجم الأنابيب 1800 مم ، حجم الخزان 135-300 لتر ، قوة عنصر التسخين 1.5-2 كيلو واط. يتم تصنيع الفتحات وفقًا للشهادات الدولية ، مما يضمن سلامتها وموثوقيتها.

كيف هو جامع نوع الفراغ

أجهزة التفريغ الحديثة التي تزود الغرف بالحرارة والماء الساخن بسبب الطاقة الشمسية مختلفة نوعًا ما من الناحية التكنولوجية وتنقسم إلى أنواع مثل:

• أنبوبي بدون طلاء زجاجي واقي ؛
• وحدة مع انخفاض التحويل ؛
• نسخة مسطحة قياسية
• جهاز مع عزل حراري شفاف ؛
• وحدة الهواء
• مشعب فراغ مسطح.

لديهم جميعًا تشابه بنّاء مشترك ، لذا فهم يتألفون من:

• أنبوب خارجي شفاف يتم ضخ الهواء منه بالكامل ؛
• أنبوب مسخن يقع في أنبوب كبير حيث يتحرك سائل أو ناقل حراري غازي ؛
• واحد أو اثنان من الموزعين الجاهزين ، حيث يتم توصيل أنابيب ذات عيار أكبر ودخول دائرة دوران الأنابيب الرقيقة الموضوعة بالداخل.

يشبه الهيكل بأكمله إلى حد ما ترمس بجدران شفافة ، حيث يتم الحفاظ على مستوى عالٍ غير مسبوق من العزل الحراري. بفضل هذه الميزة ، يكتسب جسم الأنبوب الداخلي القدرة على الإحماء النوعي وإعطاء مصدر الطاقة بالكامل لسائل التبريد المتداول بالداخل.

أنواع مختلفة من مجمعات الفراغ

أنواع مختلفة من مجمعات الفراغ

هناك نوعان من الأنابيب الزجاجية المستخدمة في تصميم المجمعات:

• متحد المحور؛
• ريشة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل منهم.

أنبوب محوري

إنه نوع من الترمس يتكون من دورق مزدوج. اللمبة الخارجية مطلية بمادة خاصة ممتصة للحرارة. يتم إنشاء فراغ بين الأنبوبين. أتاح ذلك ضمان انتقال الحرارة أثناء التشغيل مباشرةً من المصابيح الزجاجية.

يوجد داخل كل أنبوب أنبوب آخر - نحاس (مملوء بسائل أثيري). عندما ترتفع درجة الحرارة ، يتبخر هذا السائل ، وينقل الحرارة المخزنة ويتدفق مرة أخرى كتكثيف. ثم تتكرر الدورة مرارًا وتكرارًا.

أنبوب الريش

يتكون هذا النوع من الأنابيب من مصباح حائط واحد. بالمناسبة ، فهي تتجاوز بشكل كبير نظيراتها المحورية في سمك الجدار. الأنبوب النحاسي مقوى بلوح مموج خاص معالج بمادة ممتصة للرطوبة. اتضح أن الهواء في هذه الحالة يتم ضخه من قناة الحرارة بأكملها.

بالمناسبة ، هذه القنوات مختلفة أيضًا:

• التدفق المباشر
• ضرب الأنابيب.

قنوات من نوع "Hit Pipe"

نقل الحرارة في جهاز تجميع شمسي مفرغ من النوع "أنبوب حراري"

الاسم الآخر هو أنابيب الحرارة. وهي تعمل على النحو التالي: عندما ترتفع درجة الحرارة ، يرتفع السائل الأثيري في الأنابيب المغلقة إلى أعلى القناة ، وبعد ذلك يتكثف هناك في مجمع حرارة مجهز خصيصًا. في الحالة الأخيرة ، ينقل السائل الطاقة الحرارية وينزل إلى أسفل الأنبوب. من مجمع الحرارة ، يتم نقل الحرارة بشكل أكبر إلى النظام باستخدام ناقل حراري متداول.

أنبوب حراري للأنبوب المفرغ المحوري مع مشعب ثنائي الأنبوب

من المميزات أن الأنابيب المعدنية هنا لا يمكن أن تكون نحاسية فحسب ، بل من الألومنيوم أيضًا.

قنوات التدفق المباشر

يوجد في كل من هذه القنوات في الأنبوب الزجاجي أنبوبان معدنيان في وقت واحد. في إحداها ، يدخل السائل إلى القارورة ، ثم يسخن هناك ويخرج من خلال الثانية.

الفروق الدقيقة الهيكلية والتصنيف

يتم تصنيف المجمعات من النوع الفراغي حسب نوع الأنابيب الزجاجية المثبتة في الهيكل ، أو حسب خصائص القنوات الحرارية. تكون الأنابيب عادةً من النوع المحوري والريش ، والقنوات الحرارية عبارة عن تدفق مباشر على شكل حرف U وأنواع أنابيب الحرارة. ...

سمة من سمات الأنابيب المحورية

الأنابيب المحورية عبارة عن قارورة حرارية زجاجية مزدوجة مع فراغ مصطنع بين الجدران. يحتوي السطح الداخلي للأنبوب على طبقة من طلاء خاص ماص للحرارة ، لذلك يحدث انتقال الحرارة الفعلي مباشرة من جدران المصباح الزجاجي.

الأنابيب المحورية مصنوعة من زجاج عالي القوة يعتمد على البورسليكات مع نفاذية عالية للضوء. تحتوي العناصر ، اعتمادًا على الشركة المصنعة ، على ما يصل إلى ثلاث طبقات من الرش المغنطروني ، وتُظهر قوة ومقاومة ممتازة لمختلف المظاهر الجوية (المطر ، والبرد ، وما إلى ذلك) ، وتتحمل ضغطًا قدره 1 ميجا باسكال وتخدم بشكل موثوق لمدة 15 عامًا.

كعنصر ماص ، يتم لحام أنبوب نحاسي يحتوي على تركيبة الأثير في الأنبوب الزجاجي. أثناء عملية التسخين ، يتبخر ، ويعطي حرارته بشكل فعال ، ويتكثف ويتدفق إلى أسفل الأنبوب. ثم تتكرر الدورة ، مما يؤدي إلى إنشاء عملية نقل حرارة مستمرة.

ميزات أنابيب الريش

تتميز أنابيب النافورة الفراغية بسمك جدار أكبر من الأنابيب المحورية ولا تتكون من مصباحين ، بل مصباح واحد. تم تجهيز عنصر امتصاص النحاس الداخلي بطوله بالكامل مع تعزيز قوي - لوح مموج مع رشاش عالي المستوى يمتص الطاقة.

نظرًا لميزة التصميم هذه ، يقع الفراغ مباشرةً في القناة الحرارية ، والتي يتم دمج جزء منها مع مادة الامتصاص مباشرةً في القارورة.

يحتوي أنبوب التفريغ المصنوع من الريش على صفيحة بداخلها ، والتي تكون على شكل ريشة. من حيث الكفاءة ، فهي تتجاوز قدرات نظيرتها المحورية ، ولكن لها تكلفة أعلى بكثير ويصعب استبدالها في حالة انتهاك سلامة القارورة أو فشل عنصر التسخين

تعتبر مشعبات أنابيب الريش الأكثر كفاءة في فئتها ، وتقوم بالمهمة بشكل جيد ، وتوفر سنوات من الخدمة الموثوقة.

مبدأ تشغيل أنبوب الحرارة

تتكون أنابيب الحرارة من أنابيب مغلقة تحتوي على مركب سائل سهل التبخير. تحت تأثير أشعة الشمس ، ترتفع درجة حرارتها ، وتنتقل إلى المنطقة العليا من القناة وتتركز هناك في مجمع حرارة خاص (مشعب).

يتخلى سائل العمل في هذه اللحظة عن كل الحرارة المتراكمة وينخفض ​​مرة أخرى لاستئناف العملية.

يتم توصيل غلاف المبادل الحراري للأنبوب الحراري بالمبادل الحراري للمشعب عن طريق مقبس خاص ملحوم في المبادل الحراري أحادي الأنبوب نفسه ، أو يتم ثنيه بواسطة مبادل حراري ثنائي الأنابيب.

عنصر العمل في أنبوب الحرارة مصنوع من النحاس ، وفي حالات نادرة - من الألومنيوم. يُظهر مقاومة عالية للأحمال التشغيلية ، ويعمل بشكل موثوق لمدة 15 عامًا ، وله تكلفة معقولة وهو أحد العناصر الأكثر شيوعًا لأنظمة الطاقة الشمسية الحديثة من النوع الأنبوبي

يتم أخذ الطاقة المنبعثة من خزان الحرارة بواسطة المبرد ويتم نقلها عبر النظام ، وبالتالي توفير الماء الساخن في الصنابير والتدفئة في البطاريات. نظام الأنابيب الحرارية سهل التركيب ويظهر كفاءة عمل عالية.

تتمتع المجمعات المجهزة بأنابيب مفرغة حرارية بمستوى جيد من الموثوقية وهي مناسبة للاستخدام ليس فقط في الحياة اليومية ، ولكن أيضًا في الأنظمة الحرارية الشمسية عالية الضغط

في حالة حدوث عطل أو عطل ، دون أي صعوبات ، يمكن استبدال الوحدة التالفة بوحدة جديدة ، دون اللجوء إلى إعادة بناء النظام بأكمله.

يمكن تنفيذ أعمال الإصلاح بسهولة في موقع المجمع ، دون تفكيك الوحدة ودون بذل جهد غير ضروري للعمل.

وصف المبادل الحراري للتدفق المباشر على شكل حرف U

أنبوب المبادل الحراري الذي يتم إدخاله مرة واحدة على شكل حرف U.يدور الماء أو ناقل الحرارة العامل لنظام التدفئة في الداخل. جزء واحد من العنصر مخصص لحامل حرارة بارد ، والثاني يزيل الجزء المسخن بالفعل بشكل صحيح.

عند تسخينها ، تتوسع التركيبة النشطة وتدخل إلى خزان التخزين ، مما يخلق دورانًا طبيعيًا للسائل في النظام. الطلاء الانتقائي الخاص المطبق على الجدران الداخلية يزيد من قدرة امتصاص الحرارة ويزيد من كفاءة النظام بأكمله.

مقارنةً بالأنابيب من نوع الأنابيب الحرارية ، تتمتع المنتجات على شكل حرف U بمقاومة هيدروليكية أكبر ، وتزيد من الطلب على المبرد وتكون أغلى بكثير. لا يمكن للجامعين الذين يعملون على أنابيب U ذات التدفق المستقيم العمل تحت ضغط عالٍ ولا يوفرون نقلًا عالي الجودة للحرارة إلا خلال الموسم الدافئ

تُظهر الأنابيب من النوع U أداءً عاليًا وتوفر نقلًا قويًا للحرارة ، ولكن لها عيبًا واحدًا مهمًا. إنها تشكل بنية واحدة متكاملة مع المشعب ويتم تركيبها دائمًا معها.

لن يعمل لاستبدال أنبوب واحد منفصل خارج الترتيب. للإصلاحات ، سيكون من الضروري تفكيك المجمع بأكمله بالكامل ووضع مجمع جديد في مكانه.

المميزات والعيوب

مجمعات الفراغ الشمسية لديها فقد أقل للحرارة مقارنة بالمسطحات. جعل استخدام تقنية النانو الفراغي في إنتاج المجمعات من الممكن تحقيق كفاءة وموثوقية عالية لأنظمة الطاقة الشمسية.

دعنا نفكر في المزايا الرئيسية لاستخدام مجمعات الفراغ:

1. أداء. يوجد فراغ في أنابيب التجميع - عازل حراري مثالي ، والذي يسمح لك بالحفاظ على المستوى الأمثل للحرارة حتى في فترة الخريف والشتاء. من خلال الحفاظ على الكفاءة عند مستوى عالٍ ، فإن إنتاجية المجمع الفراغي تكون 40٪ أعلى من تلك الخاصة بالمجمع المسطح.
2. الموثوقية. العمر التشغيلي لمجمعات الفراغ حوالي 30 سنة. يعود سبب متانتها وتشغيلها الخالي من المتاعب إلى المواد المتينة الحديثة. تحتوي الأنابيب المفرغة على نحاس عالي الجودة. الغلاف الخارجي للأنابيب مصبوب من زجاج البورسليكات القادر على تحمل الأحمال العالية. يعد استخدام المجمعات الفراغية أمرًا مهمًا بشكل خاص للمناطق المناخية حيث لا تكون العواصف والأعاصير والبرد أمرًا شائعًا.
3. كفاءة الطاقة الشمسية. الشكل الأسطواني لممتص جهاز تجميع الفراغ يلتقط ويحتفظ حتى بالطاقة الشمسية المبعثرة ، والتي لا يستطيع المصحح المسطح تحويلها. يمكن الاحتفاظ بنسبة 40٪ من الطاقة الشمسية من متر مربع واحد من جهاز امتصاص نظام شمسي مفرغ من الهواء مقارنة بمساحة مماثلة لمنشأة شمسية من النوع المسطح. يتيح لك استدارة الأنابيب الحصول على ما يصل إلى 97٪ من الطاقة الشمسية من الصباح الباكر حتى وقت متأخر من المساء.
4. سهولة الاستعمال. في حالة تلف الأنبوب المفرغ ، يتم استبداله دون إيقاف تشغيل النظام (لا داعي لتصريف السائل المتداول). إذا كان هناك نقص في الحرارة ، يمكنك إضافة عدة أنابيب ، وإذا كان هناك فائض ، يمكنك إزالته مؤقتًا. بعد تنظيف مجمع الفراغ من الثلج أو الجليد ، يصبح جاهزًا للعمل بسرعة. سطح المجمع لديه خمول حراري منخفض بسبب طلاء الزجاج الرقيق.
5. تطهير المياه. تصل درجة حرارة تسخين المياه أثناء تشغيل النظام الشمسي إلى مستويات عالية ، مما يضمن تطهيرها ويمنع تكاثر الكائنات المسببة للأمراض.
6. سهولة التركيب. عند تركيب مجمعات الفراغ ، لا توجد صعوبات خاصة ، الشيء الرئيسي الذي يجب الالتزام به هو وضع المجمع بزاوية للسماح للسائل الموجود داخل الأنابيب بالتصريف.

يتم تقليل عيوب التسخين الشمسي إلى كفاءة منخفضة للغاية في درجات الحرارة المنخفضة وفي الليل ، وبالتالي فإن السؤال هو أن نظام التدفئة هذا لا يمكن أن يكون الوحيد في المنزل.أيضا ، مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية أغلى من تلك المسطحة.

تزداد شعبية التركيبات الشمسية الفراغية بين السكان والشركات الكبيرة. إذا شعر الكثيرون بالخوف من سعر المشكلة ، فقد انخفضت تكلفة المعدات بشكل طفيف اليوم ، وتم تحسين الوظيفة وتعديلها.

ميزات تعديل الأجهزة

يتم الجمع بين مجاري التسخين وأنابيب الزجاج المفرغة لمجمعات الطاقة الشمسية في مجموعة متنوعة من التوليفات لإنتاج وحدات الطاقة الشمسية.

الأكثر شعبية بين المستهلكين هي النماذج المحورية مع أنبوب الحرارة. ينجذب المشترون إلى السعر المخلص للأجهزة والخدمة البسيطة جدًا والميسورة التكلفة طوال فترة الخدمة بأكملها.

مجمع الطاقة الشمسية الفراغي مع قناة عمل أنبوب حراري قابل للإصلاح بشكل ممتاز. يتم استبدال الأنابيب التالفة في الموقع ولا يتضمن تفكيك النظام أو نقله إلى مكان آخر. ومع ذلك ، يعد نقل الحرارة في هذه النماذج أمرًا صعبًا ، نظرًا لأن كفاءة الإخراج لا تزيد عن 65٪

تُظهر أجهزة التفريغ المزودة بقنوات أنابيب حرارية موثوقية عالية وليس لها قيود على استخدامها ، حتى في المجمعات الحرارية الشمسية ذات الضغط العالي.

يتم أيضًا تضمين الأجهزة التي تحتوي على لمبة متحدة المحور تحتوي على قنوات ذات تدفق مباشر على شكل حرف U في قائمة الأجهزة المطلوبة. وتتميز بمعلمات مثل فقدان الحرارة المنخفض والكفاءة من 70٪ وما فوق.

للتشغيل الصحيح ، يجب تثبيت جهاز التفريغ بقناة U بشكل صحيح. من المرغوب فيه ألا تقل زاوية الميل الدنيا عن 20 درجة. فقط في هذه الحالة سيكون من الممكن ضمان أقصى عائد

الوضع مدلل إلى حد ما بسبب عملية الإصلاح المعقدة والصيانة المحددة أثناء التشغيل وعدم القدرة على استبدال وحدة منفصلة تالفة. إذا حدث شيء للجهاز ، يتم تفكيكه ووضع مجمع جديد تمامًا في مكانه.

أنابيب الريش هي من الناحية الهيكلية أسطوانة مفردة مصنوعة من الزجاج بجدران قوية سميكة (حسب الشركة المصنعة ، من 2.5 مم وأكثر). يلائم الملحق الداخلي المصنوع من مادة ماصة للريش بإحكام قناة العمل المصنوعة من معدن موصل للحرارة.

يتم إنشاء عزل مثالي تقريبًا عن طريق الفراغ داخل الحاوية الزجاجية. يقوم جهاز الامتصاص بنقل الحرارة الممتصة دون ضياع ويزود النظام بكفاءة تصل إلى 77٪.

في حالة حدوث عطل ، يجب إصلاح المجمعات المجهزة بأنابيب من الريش. لا يشترط تغيير النظام بأكمله ، يكفي إيجاد الوحدة التالفة وتفكيكها ووضع واحدة جديدة في هذا المكان

تعتبر النماذج التي تحتوي على عنصر ريش أغلى إلى حد ما من النماذج المحورية ، ولكن نظرًا لكفاءتها العالية ، فإنها توفر الراحة الكاملة في الغرفة وتؤتي ثمارها بسرعة.

الأكثر كفاءة وإنتاجية هي قوارير الريش ذات قنوات التدفق المباشر الداخلية. تصل كفاءتها الفعلية في بعض الأحيان إلى معدلات قياسية تبلغ 80٪.

عند تركيب أنابيب الريش في الإطار ، يتم وضع صمولة تجعيد قوية بحلقة وحشية مقاومة للحرارة على قضيب كل جزء. هذا يضمن إحكام الهيكل بأكمله ويسمح للمجمع بالعمل بشكل كامل في أي ظروف.

سعر المنتجات مرتفع للغاية ، وعند إجراء الإصلاحات ، من الضروري تصريف سائل التبريد بالكامل من النظام وبعد ذلك فقط البدء في استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

مبدأ تشغيل الأنبوب المفرغ من نوع SKE.

مفتاح النظام الشمسي هو الأنبوب الزجاجي المفرغ. يتكون كل أنبوب مفرغ من مصباحين زجاجيين.

القارورة الخارجية مصنوعة من زجاج بوروسيليكات شديد الصلابة يمكنه تحمل تأثير تساقط أحجار البرد بسرعة 18 م / ث ويصل قطرها إلى 35 مم.

المصباح الداخلي مصنوع أيضًا من زجاج البورسليكات ومغطى بطبقة خاصة من ثلاث طبقات مع تغيير تدريجي لطبقات الامتصاص ALN / AIN-SS / CU. بفضل استخدام التقنيات الجديدة ، يتم تحقيق معامل امتصاص عالي وقدرة منخفضة على الضرب ، مما يسمح بالوصول إلى + 380 درجة مئوية في منتصف الأنبوب في ضوء الشمس المباشر ، دون الإضرار بالمنتج نفسه.

يتم ضخ الهواء بين المصباحين الزجاجيين لخلق فراغ يمنع التوصيل الحراري العكسي وفقدان الحرارة بالحمل الحراري. يوجد في منتصف المصباح الزجاجي أنبوب حراري مغلق (HEAT PIPE) ، مصنوع من النحاس الأحمر النقي ، يوجد في منتصفه سائل منخفض الغليان والتبخر ، يقوم بوظيفة نقل الحرارة إلى المبرد. يوضح الشكل أدناه مبدأ عمل الأنبوب المفرغ.

الشدة الرئيسية للإشعاع الشمسي تحت الظروف الأرضية هي في النطاق الطيفي 0.28 ميكرومتر - 3 ميكرومتر. ينقل زجاج البورسليكات موجات الإشعاع الشمسي في نطاق 0.4 ميكرون - 2.7 ميكرون. من خلال اختراق القارورة الخارجية الشفافة ، يتم الاحتفاظ بالطاقة في الدورق الثاني ، حيث يتم تطبيق طبقة ماصة شديدة الانتقائية ومعتمة.

نتيجة لامتصاص الضوء من قبل الماص وانبعاثه اللاحق ، يزداد الطول الموجي إلى 11 ميكرومتر. الزجاج هو حاجز لا يمكن اختراقه للموجات الكهرومغناطيسية بهذا الطول. يتم حجز الطاقة الشمسية التي تدخل جهاز الامتصاص. بامتصاص الإشعاع الشمسي ، يمكن للممتص ، حتى بدون لمبة خارجية ، أن يسخن حتى درجة حرارة + 80 درجة مئوية. يبعث جهاز الامتصاص الذي يتم تسخينه إلى درجة الحرارة هذه طاقة حرارية ، والتي تخترق جسم المصباح الثاني ، ويتم نقلها إلى أنبوب التدفئة. نظرًا لظهور تأثير الاحتباس الحراري ، الذي يعتمد على الطاقة المتراكمة تحت الزجاج ، في منتصف القارورة الثانية ترتفع درجة الحرارة إلى + 180 درجة مئوية. تعمل هذه الحرارة على تسخين سائل منخفض الغليان والتبخر ، والذي عند + 25 درجة مئوية - + 30 درجة مئوية ، يتحول إلى بخار ، يرتفع ، وينقل الحرارة إلى جزء العمل من أنبوب التدفئة ، حيث يحدث التبادل الحراري مع المبرد. يؤدي إطلاق الحرارة إلى تكثيف البخار وتدفقه إلى قاع أنبوب التدفئة ، وتتكرر الدورة مرة أخرى.

يوفر معامل نقل الحرارة المرتفع لسائل الغليان والتبخر بسهولة ، وكميته الضئيلة والأبعاد الصغيرة نسبيًا لأنابيب التدفئة التوصيل الحراري الفعال. يعمل HEAT PIPE مثل الصمام الثنائي الحراري. الموصلية الحرارية عالية جدًا في اتجاه واحد (أعلى) ومنخفضة في الاتجاه المعاكس (أسفل).

من أجل الحفاظ على فراغ بين الدورق الزجاجي ، يتم وضع طبقة من الباريوم على الجزء الداخلي السفلي من الدورق. تمتص بنشاط ثاني أكسيد الكربون ، CO ، N ، O ، H O و H أثناء تخزين وتشغيل الأنبوب. توفر طبقة الباريوم أيضًا مؤشرًا مرئيًا واضحًا لحالة الفراغ. اللون الأبيض يعني انتهاك ظروف الفراغ.

يمنحنا المزيج المثالي بين الأنابيب النحاسية المفرغة والحرارة المزايا التالية على المجمعات المسطحة:

كفاءة حرارية عالية. بفضل الطرق الحديثة لنقل الحرارة ، طلاء ماص عالي الجودة.

نطاق واسع من العمل: نظرًا لقدرته الحرارية المنخفضة ، فهو قادر على العمل في السحب العالية (في نطاق الأشعة تحت الحمراء التي تمر عبر السحب).

يعمل كل أنبوب بشكل مستقل عن الآخر. نظرًا لأن التجمد لا يتدفق إلى منتصف الأنبوب ، ويكون وصوله مقيدًا بواسطة المبادل الحراري ، في حالة حدوث ضرر مادي ، يستمر المجمع في العمل.

وزن أقل للمجمع مع كفاءة أفضل للمجمع.

كفاءة عمل أفضل في الشتاء بفضل المكنسة الكهربائية. يمكن أن يتحمل الأنبوب الصقيع عند -50 درجة مئوية.

كيف يتم نقل الطاقة

يمكن لمجمع الطاقة الشمسية للتدفئة نقل الطاقة الحرارية بطريقتين رئيسيتين. الأول هو وضع نقل الحرارة المباشر.في مثل هذه الأجهزة ، يتم توصيل الخزان مباشرة بالأنابيب المفرغة ، ولا يتجاوز حجمه ، كقاعدة عامة ، 200 لتر. مبدأ العملية على النحو التالي:

• يتحول الناقل الحراري الذي يتم تسخينه بواسطة الطاقة الشمسية إلى بخار ويدخل في الملف النحاسي. يعمل الأخير كمبادل حراري ويقع داخل خزان التخزين.
• علاوة على ذلك ، يقوم المبادل الحراري المسخن بنقل الطاقة الحرارية إلى الماء البارد الذي يحيط به. يدور السائل في مشعات الغرفة ويتدفق مرة أخرى لإعادة التسخين.

النظام رخيص جدًا وبأسعار معقولة ، حيث لا توجد حاجة لشراء معدات الضخ. يتيح لك التثبيت الحصول على ما يصل إلى 300 لترًا من الماء بدرجة حرارة +60 درجة مئوية ، ولكن هذا خيار موسمي فقط ، على التوالي ، وغالبًا ما يتم استخدامه في الطقس الإيجابي ، أي من مايو إلى سبتمبر.

إذا كنت بحاجة إلى نظام يستخدم على مدار العام ، فاطلب جهازًا به وضع نقل الحرارة غير المباشر. من السمات المميزة لهذا النوع من الأجهزة وجود خزان عازل يقع مباشرة في المنزل. يشار إلى حد حجم المرجل في الوثائق. يتيح لك النظام الحصول على درجة حرارة مبرد تتراوح من 200 إلى 300 درجة مئوية ، مما يجعل من السهل تنظيم نظام التدفئة. لكي تعمل الوحدة حتى في الصقيع بدرجة -50 درجة ، يتم تعبئة المبادل الحراري النحاسي بمضاد التجمد.

كيف تعمل الأنابيب المفرغة

وظيفة أنابيب تجميع الطاقة الشمسية المفرغة هي امتصاص الإشعاع الشمسي ومنعها من الهروب إلى البيئة. يمكن أن تترك الطاقة الحرارية الجزء العامل من المجمع الشمسي الفراغي بطريقتين - بسبب النقل المباشر للحرارة وفي شكل الأشعة تحت الحمراء.

يستبعد التجويف بين الجدران الزجاجية عمليًا النقل المباشر المحتمل للحرارة في الفراغ ، ولا توجد جزيئات من المواد يمكنها القيام بذلك.

الطلاء الانتقائي (ماص) يمتص الطاقة الشمسية ويمنعها من الهروب. هناك أنواع مختلفة من هذه الطلاءات ، تختلف في الامتصاص والانبعاثية.

ينعكس الزجاج على جزء من الإشعاع الشمسي ، لكنه غير مهم - فالضوء المرئي يشكل جزءًا فقط من الطيف الممتص. المجمعات عالية الجودة مصنوعة من زجاج البورسليكات عالي القوة ، وهو مقاوم للتلف الميكانيكي.

يصعب خدش زجاج البوروسيليكات أو تغطيته وسيستمر لعقود دون تغيير الإنتاجية.

مجمعات مسطحة

يقوم المجمع الشمسي المسطح بتسخين الناقل الحراري باستخدام ممتص لوحي. يتم ترتيبه بكل بساطة. في الواقع ، هذه لوحة من المعدن الممتص للحرارة ، مطلية باللون الأسود من الأعلى بطلاء خاص. يتم توصيل أنبوب اعوج بإحكام (ملحوم) بالسطح السفلي للصفيحة ، والذي من خلاله يدور السائل.

يضمن الحبر الأسود الانتقائي أقصى امتصاص لأشعة الشمس مع انعكاس صفري تقريبًا. تقوم الأشعة الممتصة بتسخين المبرد تحت جهاز الامتصاص ، والذي بدوره يتم تغذيته بشكل أكبر في النظام. لتقليل فقد الحرارة ، يتم عزل جهاز الامتصاص عن جسم المجمع والزجاج المقسى ، وخالي من أكاسيد الحديد تقريبًا. يتم تثبيته فوق جهاز الامتصاص ويعمل كغطاء علوي للغلاف. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح لك استخدام هذا الزجاج إنشاء نوع من "تأثير الاحتباس الحراري" ، مما يزيد من تسخين جهاز الامتصاص ، وبالتالي درجة حرارة المبرد.

ما هو المجمع والغرض من المجمعات الشمسية

يُفهم المجمع الشمسي على أنه جهاز يجمع الطاقة الإشعاعية ثم ينقل الحرارة المتراكمة إلى المستهلكين. في الممارسة العملية ، يستخدمون مصطلحًا آخر - المجمع الشمسي.

وفقًا للغرض ، يتم تقسيم استخدام التركيبات الشمسية (التركيبات الشمسية):

• المكثفات الشمسية هي الأجهزة التي تجمع الطاقة الشمسية في تيار ضيق.يتم استخدامها لصهر المعدن. في معهد NPO "Physics-Sun" (طشقند) ، تم تطوير وتصنيع أفران الصهر ، حيث تم تحقيق درجات حرارة تزيد عن 5000 ... 5500 درجة مئوية ؛
• الألواح الشمسية - أجهزة لتحويل الإشعاع من الشمس إلى طاقة كهربائية ؛
• محطات تحلية المياه بالطاقة الشمسية - آلات مصممة للحصول على المياه العذبة من المياه التي تحتوي على نسبة عالية من الأملاح المعدنية ؛
• تركيبات التجفيف الشمسي - الأجهزة الحرارية التي يتم فيها إزالة الرطوبة من الخضار والفواكه باستخدام طاقة الشمس ؛
• السخانات الشمسية (مجمّع الهواء الشمسي) هي منشآت لنقل تدفق الحرارة من الأشعة تحت الحمراء إلى ناقلات الحرارة.