Вакуумный нагреватель на солнечной энергии
Использование солнечной энергии один из самых современных и ожидаемых источников энергии. Весомый аргумент в пользу такого энергоносителя — его абсолютная бесплатность и неисчерпаемые возможности. Именно поэтому все больше и больше людей предпочитает осваивать необычный и по-своему уникальный источник. Ученые и разработчики не стоят на месте, конструируя все новые и новые необычные установки, работающие на солнечном топливе. Одним из таких изобретений, все теснее входящий в повседневную жизнь людей выбравших экологичный вариант – вакуумный солнечный коллектор.
Устройство альтернативного источника энергии
Солнечные батареи только на первый взгляд имеют сложное, местами может даже фантастическое устройство. На самом деле это далеко не так. Любая солнечная батарея состоит всего из четырех основных элементов:
- солнечные модули, принимающие и синтезирующие лучи нашего светила,
- инвертор, который преобразует полученный от модулей электрический ток в подходящий формат для потребителей,
- контроллер – устройство управления и контроля над всей солнечной установкой.
- аккумуляторные батареи, для накапливания заряда и поддержания стабильной работы электрической сети в пасмурные дни и в темное время суток,
Такое несложное устройство имеют практически все стандартные солнечные батареи, применяемые по всему миру. С помощью установки подобных элементов можно обеспечить свой дом электричеством в достатке. Но в последнее время стали активно применятся коллекторы на базе солнечных батарей.
Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов
Коллекторы служат для нагрева жидкости, которую в дальнейшем используют для обогрева и личных нужд человека на кухне или в быту. Предыдущие коллекторы имели конструкцию обычного нагревателя. То есть трубки находились в самих солнечных батареях и нагревались от тепла, которое вырабатывают солнечные батареи.
Современные вакуумные трубочные коллекторы на альтернативной энергии устроены немного по другому принципу. Такие солнечные коллекторы имеют ряд неоспоримых преимуществ:
- площадь, занимаемая устройством намного меньше предшественников,
- теплопотери сведены к минимуму,
- позволяют существенно экономить затраты на горячее водоснабжение,
- увеличенный срок службы,
- легкая установка, не занимающая много времени,
- простая замена комплектующих элементов,
- легкость в обслуживании за счет малой площади.
За счет чего достигаются все эти уникальные особенности? Все дело в устройстве непосредственно самих трубок. Вакуумные трубки состоят из двух трубок разного диаметра. Меньшая трубка вставлена в большую, таким образом, что между стенками имеется воздушный зазор.
Таким образом, подобные вакуумные коллекторы имеют строение обычного термоса, который сохраняет свое тепло, за счет отсутствия теплопотерь через охлаждение стенок. В ранних аналогах теплопотери были слишком огромными, и нагреть воду или другой теплоноситель до температуры выше 60 °С было практически невозможно. Технология батареи, в которой применяются вакуумные технологии, позволяет нагревать теплоноситель до температуры в 120-160 °С.
За счет тех же самых преимуществ вакуумные коллекторы имеют возможность нагревать и что самое главное сохранять тепло при любой температуре окружающего воздуха. Что является неоспоримым преимуществом подобных устройств перед другими аналогами.
Интересной особенностью, позволяющей экономить достаточно обширное место на крыше это расположение световых элементов, которые преобразуют солнечные лучи в бесплатную энергию. Расположены солнечные батареи непосредственно на поверхности трубок, то есть трубки сами по себе и есть батареи цилиндрической формы. Без сомнения цилиндрическая форма не дает столько энергии как плоские батареи, но за счет преимуществ с устройством двустенных трубок, форма батареи отходит на второй план.
Варианты исполнения вакуумных нагревателей
Вакуумные коллекторы в настоящий момент имеют три разные технологические конструкции:
- вакуумные коллекторы, в которых солнечные батареи передают тепло непосредственно воде, без каких либо сторонних приспособлений и нагревателей. Такие коллекторы изготавливаются исключительно в Китае, что уже само по себе наводит на мысль о качестве, но, тем не менее, имеют успех среди тех, кто не желает выкладывать значительные суммы денег. Устройство подобных агрегатов довольно простое и основано на явлении естественной конвекции воды. То есть холодная вода опускается на дно, а горячая поднимается наверх. За счет этого и происходит перемешивание и нагрев воды. Как правило, подобные солнечные конвекторы не имеют емкости для накапливания воды или теплоносителя.
- солнечные коллекторы с использованием теплообменника. Устройство подобных агрегатов схоже с предыдущими за исключением наличия емкости для сбора воды и установленным теплообменником. Такая схема позволяет встраивать солнечные коллекторы в контур централизованного отопления и использовать платную горячую воду только при необходимости.
- солнечные батареи с нагревательными термоэлементами. Этот вариант исполнения самый сложный и, безусловно, дорогой. Основное отличие от других исполнений, наличие нагревательного элемента в виде легко нагреваемого теплоносителя. Подобные системы могут работать при значительных отрицательных температурах. Систему можно заправлять как водой, так и специальными жидкостями, к примеру, тосол или антифриз, в том случае если нагреватель работает исключительно для отопления.
Применение таких жидкостей обосновано в тех случаях, когда солнечные коллекторы используются для нагревания теплоносителя до высоких температур. Подобные специальные жидкости не оставляют при нагреве накипи и других вредных отложений внутри батареи.
Недостатки уникальных устройств
В каждых устройствах и изобретениях есть свои плюсы и минусы. Не обходятся без негативных моментов и вакуумные коллекторы, к которым можно отнести, пожалуй, только стоимость самого устройства по сравнения с его плоским предшественником. Минус подобного коллектора в пониженном коэффициенте выработки тока за сет цилиндрической формы не может считаться весомым, так как перекрывается производительность устройства.
Все это подводит к выводу, что последние разработки вакуумных коллекторов стоят на несколько ступеней выше плоских аналогов по сумме преимуществ, включая и материальную сторону, так как в конечном итоге срок окупаемости подтвердит целесообразность покупки именно таких солнечных устройств.