不同類型試管的功效
真空歧管的效率等級取決於安裝的管子類型：
- U型（U型）；
- 雙同軸；
- 羽毛;
- 同軸（熱管）；
- 熱虹吸管（打開）。
該評級通常表徵不同的系統，因為性能取決於設計特徵、所用材料的特性和設計解決方案。以下因素影響真空歧管的效率水平：
- 吸收體的吸收和發射係數；
- 系統中的最大工作壓力；
- 接頭處材料的質量和導熱性；
- 沿玻璃牆內周邊的金屬吸收劑的存在和特性；
- 玻璃對機械應力的抵抗力；
- 設計特點——壁厚、金屬質量等。
重要的！
許多真空管和集熱器製造商高估了它們的性能。實際可以獲得的熱量取決於許多因素，必須單獨計算。
一般說明
以上所有適用於昂貴和高質量的太陽能集熱器。與此同時，來自不同製造商的大量系統現已出現在俄羅斯市場上。什麼是太陽能集熱器，什麼是更好的選擇？如何不被期望欺騙並選擇正確的選項？
平板太陽能集熱器：
平板太陽能集熱器是歐洲、俄羅斯和中國的。尺寸可能會有所不同，功率是按集電極面積估算的標準。
1. 歐洲。通常從德國發貨，很少從意大利或其他歐洲國家發貨。幾乎所有集熱器製造商都具有高質量的工藝和平板集熱器的最高效率。價格很高。
2. 俄語。質量取決於製造商。最好的樣品仍然不如歐洲模型。最差的可以與廉價的中國選擇相媲美。效率也各不相同。在安裝之前，最好詢問有關此類收集器的反饋並評估對您項目的適用性。價格是平均的。
3.中文。質量取決於製造商。來自知名公司的最佳樣品不如歐洲型號，可與俄羅斯型號媲美。有沒有品牌的廉價平板集熱器 - 質量通常很低，效率也很低，儘管可以在水加熱系統中使用它們。價格低。
真空太陽能集熱器：
真空太陽能集熱器幾乎完全由中國供應，它們不在俄羅斯生產。在歐洲，它們的產量相對較小，但實際上並不供應給俄羅斯。
1.帶加熱管。最常見的真空收集器類型。玻璃真空管內部是特殊的銅管，可將能量傳遞給冷卻劑。質量從中國最好的工廠的非常高到小型和手工業的非常低。高品質的集熱器以高玻璃強度和由於特殊的選擇性納米塗層而提高的太陽能吸收水平而著稱。劣質管材較脆，吸熱性差。從視覺上區分高品質和低品質是很困難的，所以你應該專注於知名品牌。中國最大的真空歧管製造商是Himin Solar，其產品質量最高。
2. 帶 U 型管。在這些集熱器中，太陽能通過位於每個玻璃燈泡內的微型銅電路（U 型管）傳輸。與加熱管相比，這會導致效率提高 10-15%。這類集熱器的生產技術比較先進，所以通常都是知名公司生產的高品質太陽能集熱器，其中最大的是皇明太陽能。
主要推薦
如果只需要熱水，可以選擇平板式和真空式太陽能集熱器。真空歧管只會在冬季和多雲的天氣中具有更高的效率。
對於俄羅斯氣候下的加熱，只能使用真空收集器。
請記住，魔法不會發生，無論收集器的類型如何，在長時間多雲天氣的情況下都需要額外的能源。
最重要的是，不要購買可疑產品和質量未知的產品，只相信知名品牌。
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存在哪些類型的太陽能集熱器
這種系統有兩種類型：平板式和真空式。但是，從本質上講，它們的操作原理是相似的。他們利用太陽的熱量來加熱水。它們僅在設備上有所不同。讓我們更詳細地了解這些類型的太陽能係統的運行原理。
平坦的
這是最簡單和最便宜的收集器類型。它的工作原理如下：銅管位於金屬外殼中，內部採用高效羽毛吸收器處理以吸收熱量。冷卻劑（水或防凍劑）通過它們循環，吸收熱量。此外，這種冷卻劑會通過儲水箱中的熱交換器，在那裡我將熱量直接傳遞給我們可以使用的水，例如用於加熱房屋。
系統的上部覆蓋有高強度玻璃。外殼的所有其他側面均採用絕緣材料進行絕緣，以減少熱量損失。
| 優點 | 缺陷 |
| 低成本面板 | 效率低，比真空低20%左右 |
| 簡單的設計 | 大量熱量通過身體散失 |
由於易於製造，這種系統通常甚至是用他們自己的雙手製造的。您可以在建築商店購買必要的材料。
真空
這些系統的工作方式略有不同，這是由於它們的設計。面板由雙管組成。外管起保護作用。它們由高強度玻璃製成。內管的直徑較小，並覆蓋有吸收太陽能的吸收器。
此外，這種熱量通過銅製成的剝離器或棒傳遞給熱量（它們有幾種類型並且具有不同的效率，我們稍後會考慮它們）。熱移除器在熱載體的幫助下將熱量傳遞到蓄熱罐。
管之間存在真空，可將熱損失降至零並提高系統效率。
| 優點 | 缺陷 |
| 高效率 | 價格相對於公寓較高 |
| 最小熱損失 | 無法自行修復管子 |
| 易於維修，一次可更換一根管子 | |
| 種類繁多 |
可移除熱元件（吸收器）的類型，共 5 種
- 帶有直流熱通道的羽毛吸收器。
- 帶熱管的羽毛吸收器。
- U 形直流真空歧管，帶同軸燈泡和反射器。
- 系統帶有同軸燒瓶和熱管“熱管”。
- 第五個系統是平板集熱器。
讓我們看看不同吸收器的效率，並將它們與平板集熱器進行比較。計算是針對 1 平方米的面板。
此公式使用以下值：
- η 是收集器的效率，我們計算；
- η₀——光學效率；
- k₁ - 熱損失係數 W/(m² K)；
- k₂ - 熱損失係數 W/(m² K²)；
- ΔT是集熱器與空氣K的溫差；
- E 是太陽輻射的總強度。
使用此公式，使用上面的數據，您可以自己進行計算。
簡而言之，效率取決於銅散熱器吸收的熱量和系統中的熱損失量。
帶有流量加熱器或熱虹吸管的系統
根據它們的結構，它們既可以是平面的，也可以是真空的。使用相同的操作原理。但是，它們在技術設備上有一個顯著差異。
該系統無需額外的備用儲罐和泵組即可運行。
工作原理如下。加熱後的冷卻液積聚在位於系統上部的基礎油箱中，通常為 300 升。一個盤管穿過它，水從房子的管道系統本身的壓力中循環通過。它升溫並到達消費者手中。
| 優點 | 缺陷 |
| 由於缺少部分設備，成本低。 | 冬季和夜間系統效率低 |
| 易於安裝，只需最少的努力，因為系統配備了您需要的一切 |
真空收集器的類型
不同類型的太陽能集熱器包含不同尺寸的真空管。管子越大，越厚，收集器提供的能量就越多。管的長度至少為 1 米，最大長度超過 2 米。直徑小於 58 毫米的管道不受歡迎，因為它的效率較低。
熱水器需要不時清潔，但如何做到這一點，請閱讀從熱水器中排水的文章。關於 Termex 儲水式熱水器，請參閱此處的評論。
熱管也不同：
- 位於玻璃管中的銅管會發熱。熱量被冷卻劑蒸發，上升到管的頂部並冷凝。
- 在帶有 U 形管的系統中，通過管子下部的冷卻劑加熱並迅速通過其上部 - 這是一個閉路系統。它具有加速傳熱的特點，比標準系統效率高 15-20%。
太陽能熱水器的工作原理
在開始製造自製太陽能係統之前，值得研究工廠製造的太陽能集熱器 - 空氣和水的設計。前者用於直接空間加熱，後者用作熱水器或非冷凍冷卻劑 - 防凍劑。
太陽能係統的主要元素是太陽能集熱器本身，它提供 3 個版本：
- 平板熱水器。它是一個密封的盒子，與下方絕緣。內部有一個由金屬片製成的熱接收器（吸收器），其上固定有銅線圈。從上方，元素被堅固的玻璃封閉。
- 空氣加熱歧管的設計與之前的版本相似，只是由風扇泵送的空氣在管道中循環，而不是冷卻液。
- 管狀真空收集器的裝置與平面模型有根本的不同。該設備由耐用的玻璃燒瓶組成，其中放置了銅管。它們的末端連接到 2 條管線 - 供應和返回，空氣從燒瓶中抽出。
添加。還有另一種類型的真空熱水器，玻璃燒瓶是密封的，裡面裝滿了一種在低溫下蒸發的特殊物質。在蒸發過程中，氣體吸收大量熱量傳遞給水。在熱交換過程中，物質再次凝結，流到燒瓶底部，如圖所示。
直接加熱真空管（左）和通過液體蒸發/冷凝工作的燒瓶裝置
所列類型的收集器使用將太陽輻射的熱量（否則 - 日曬）直接傳遞到流動的液體或空氣的原理。平板熱水器的工作原理是這樣的：
- 通過速度為 0.3-0.8 m / s 的銅熱交換器，水或防凍劑移動，由循環泵泵送（儘管室外淋浴也有重力模型）。
- 太陽的光線加熱了吸水片和緊緊連接在上面的盤管。根據季節、一天中的時間和街道天氣，流動冷卻劑的溫度會上升 15-80 度。
- 為了排除熱損失，主體的底部和側面用聚氨酯泡沫或擠塑聚苯乙烯泡沫絕緣。
- 透明的頂部玻璃具有 3 個功能：保護吸收器的選擇性塗層，防止風吹過線圈，並形成保持熱量的氣密層。
- 熱的冷卻劑進入儲罐-緩衝罐或間接加熱鍋爐的熱交換器。
由於裝置迴路中的水溫隨季節和日子的變化而波動，太陽能集熱器不能直接用於取暖和生活熱水。從太陽接收的能量通過油箱的線圈 - 蓄能器（鍋爐）轉移到主冷卻劑。
由於真空和每個燒瓶中的內部反射壁，管狀設備的效率提高了。太陽光線自由地穿過無氣層，用防凍液加熱銅管，但熱量無法克服真空向外散發，因此損失極小。另一部分輻射進入反射器並聚焦在吃水線上。據製造商稱，安裝效率達到80%。
當水箱中的水加熱到合適的溫度時，太陽能熱交換器使用三通閥切換到水池
管狀太陽能加熱器
在供暖系統中，主要任務之一是確保熱量的安全並防止熱量流失。為此，使用各種加熱器和介質來防止熱能的耗散。最有效的隔熱材料是真空。該原理用於管狀或也稱為真空太陽能集熱器。但是真空太陽能集熱器可以有四種修改。它們有不同類型的玻璃管和不同的熱通道。
這就是管狀太陽能植物的樣子
管類型
今天，主要使用兩種類型的管子：同軸（管中管）或羽管。同軸管的結構類似於保溫瓶：兩個燒瓶通過一端密封焊接在一起，在壁之間有一個稀薄的空間 - 真空。將吸收層施加到第二個燒瓶的壁上。它將太陽光線轉化為熱能。燒瓶的內壁升溫，燒瓶內的空氣從中升溫，冷卻液又從中升溫，通過熱通道循環。由於復雜的傳熱系統，帶有這種管的加熱器效率不高。但它們的使用頻率更高。因為它們可以隨時工作，即使在嚴重的霜凍中並且熱損失很小（由於真空），這提高了它們的效率。
同軸管
羽毛管只是一個燒瓶，但壁厚。內部插入一個熱通道，該通道配有平坦或略微彎曲的吸收材料板，以改善熱傳遞。然後將管抽空。這種類型的效率更高，但成本遠高於同軸電纜。此外，當管子出現故障時，更難更換。
羽毛管 - 在類似羽毛的盤子內
熱通道類型
今天有兩種類型的熱通道很常見：
- 熱管
- U型或直通通道。
熱管熱通道運行方案
熱管系統是一根空心管，一端有一個巨大的尖端。該尖端由具有良好散熱性的材料（通常是銅）製成。尖端連接到單個總線 - 歧管（歧管）。它們的熱量被通過歧管循環的冷卻劑帶走。此外，冷卻劑的循環可以通過一根或兩根管道來組織。
管內是一種輕微沸騰的物質。只要溫度低，它就在熱通道底部處於液態。當它加熱時，它開始沸騰，部分物質變成氣態，上升。加熱的氣體將熱量散發到巨大尖端的金屬上，冷卻下來，變成液態並沿著壁流下。然後它再次升溫，依此類推。
在具有直通通道的管式集熱器中，使用了更熟悉的熱交換方案：冷卻劑通過 U 形管移動。穿過它，它變熱了。
U型換熱器表現出最好的性能，但它們的主要缺點是它們是系統不可分割的一部分。如果太陽能電池板中的一根管子損壞，您將不得不完全更換它。
熱管式換熱器的效率較低，但由於系統是模塊化的並且任何損壞的管子都非常容易更換，因此使用頻率更高。只有一個從歧管中出來，另一個被放在它的位置。您可以在視頻中看到這是如何發生的。奇怪的是，這就是太陽能集熱器的真空管的組裝方式。而且這裡沒有矛盾。簡單地使用同軸燒瓶，真空在其壁之間，而不是在熱通道周圍。
另一種類型的太陽能管狀集熱器是直接加熱裝置。它們也被稱為“濕管”。在這個設計中，水在兩個燒瓶之間循環，從它們的壁上加熱，然後進入水箱。這些植物簡單且便宜，但它們不能在高壓或負溫度下工作（水結冰並打破燒瓶）。此選項不適合供暖，可用於在溫暖的季節加熱水。
如何組裝空氣歧管
如果您決定用自己的雙手組裝太陽系，請首先使用所有必要的工具。
工作中需要什麼
1.螺絲刀。
2. 可調式管子和套筒扳手。
套筒扳手套裝
3、塑料管材的焊接。
塑料管焊接
4. 穿孔器。
穿孔器
裝配技術
對於組裝，最好獲得至少一名助手。該過程本身可以分為幾個階段。
第一階段。首先，組裝框架，最好立即在將要安裝的地方。最好的選擇是屋頂，您可以在其中單獨轉移結構的所有細節。安裝框架的過程取決於具體型號，並在說明中進行了規定。
第二階段。將框架牢固地固定在屋頂上。如果屋頂是石板，則使用護套樑和粗螺釘；如果是混凝土，則使用普通錨。
通常，框架設計為安裝在平面上（最大 20 度坡度）。將框架連接點密封到屋頂表面，否則它們會洩漏。
第三階段。也許是最困難的，因為您必須將一個沉重且尺寸龐大的儲罐抬到屋頂上。如果無法使用特殊設備，請將水箱用厚布包裹（以避免可能的損壞），然後用電纜將其吊起。然後用螺釘將水箱連接到框架上。
第四階段。接下來，您必須安裝輔助節點。這可能包括：
- 加熱元件；
- 溫度感應器;
- 自動風道。
將每個部件安裝在特殊的軟化墊圈上（這些也包括在內）。
第五階段。帶上水管。為此，您可以使用任何材料製成的管道，只要它能夠承受 95°C 的高溫。此外，管道必須耐低溫。從這個角度來看，聚丙烯是最合適的。
第六階段。連接供水後，將水箱注滿水並檢查是否洩漏。查看管道是否洩漏 - 將充滿的水箱放置幾個小時，然後仔細檢查所有內容，如有必要，解決問題。
第七階段。在確保所有連接的密封性正常後，繼續安裝加熱元件。為此，請用鋁板包裹銅管並將其放入玻璃真空管中。在玻璃燒瓶的底部，放上固定杯和橡膠套。將管子另一端的銅尖一直插入黃銅冷凝器。
只需將杯形鎖扣到支架上即可。以同樣的方式安裝其餘的管子。
第八階段。在結構上安裝安裝塊並為其提供 220 伏電源。然後將三個輔助節點連接到該塊（您在工作的第四階段安裝了它們）。儘管安裝塊是防水的，但請嘗試用遮陽板或其他一些防護措施覆蓋它以防止大氣降水。然後將控制器連接到設備 - 它可以讓您監控和調節系統的運行。將控制器安裝在任何方便的地方。
這樣就完成了真空歧管的安裝。在控制器中輸入所有必要的參數並啟動系統。
系統停滯
讓我們多談談與產生的熱量過多相關的問題。所以，假設你已經安裝了一個足夠強大的太陽能集熱器，可以為你家的供暖系統提供充分的熱量。但是夏天來了，取暖的需求已經消失了。如果電鍋爐可以關閉電源，燃氣鍋爐可以關閉燃料供應，那麼我們就無法在太陽上供電——當它變得太熱時，我們不能“關閉”它。
系統停滯是太陽能集熱器的主要潛在問題之一。如果從集熱器迴路吸收的熱量不足，冷卻液就會過熱。在某個時刻，後者可能會沸騰，這將導致其沿迴路的循環終止。當冷卻液冷卻並冷凝時，系統將恢復運行。然而，並非所有類型的冷卻劑都能輕鬆地從液態轉變為氣態，反之亦然。有些由於過熱而獲得果凍狀稠度，這使得電路無法進一步運行。
只有穩定地去除集熱器產生的熱量才能有助於避免停滯。如果設備功率的計算正確完成，出現問題的可能性幾乎為零。
但是，即使在這種情況下，也不排除發生不可抗力的情況，因此，應提前預見過熱保護方法：
1. 安裝一個儲水箱，用於儲存熱水。如果熱水供應系統主水箱的水量達到設定的最大值，而太陽能集熱器繼續供熱，則會自動切換，開始對已經在儲水箱中的水進行加熱。創造的溫水供應可以在以後多雲時用於家庭需求。
2. 加熱水池中的水
擁有游泳池（無論是室內還是室外）的業主都有很好的機會去除多餘的熱能。水池的體積比任何家庭蓄水池的體積都大，這意味著池中的水不會加熱到無法再吸收熱量的程度
3. 排出熱水。在沒有能力消耗多餘熱量的情況下，您可以簡單地將熱水從儲罐中分小部分排出，以便將熱水供應到下水道中。進入水箱的冷水會降低整個體積的溫度，這將使您能夠繼續從迴路中帶走熱量。
4. 帶風扇的外部熱交換器。如果太陽能集熱器的容量很大，多餘的熱量也會非常大。在這種情況下，系統配備了一個充滿製冷劑的附加迴路。該附加迴路通過配備風扇並安裝在建築物外部的熱交換器連接到系統。如果存在過熱的風險，多餘的熱量會進入附加迴路並通過熱交換器“扔”到空氣中。
5. 將熱量排放到地下。如果除了太陽能集熱器，房子還有一個地源熱泵，多餘的熱量可以送到井裡。同時，您同時解決了兩個問題：一方面，您可以保護集熱器電路免受過熱，另一方面，您可以恢復冬季耗盡的土壤中的熱量儲備。
6. 太陽能集熱器與陽光直射隔離。從技術角度來看，這種方法是最簡單的方法之一。當然，爬上屋頂並手動懸掛收集器是不值得的——這既困難又不安全。安裝遙控屏障（如捲簾）更為合理。您甚至可以將風門控制單元連接到控制器 - 如果電路中的溫度危險升高，收集器將自動關閉。
7. 排放冷卻液。這種方法可以被認為是基本的，但同時它也很簡單。如果存在過熱風險，冷卻液會通過泵排入集成在系統迴路中的特殊容器中。當條件再次變得有利時，泵會將冷卻液返回迴路，並且收集器將恢復。
額外的運營成本
除了在冬天定期清潔污垢和雪（如果它不會自行解凍）之外，使用它並不意味著任何保養或維護。但是，會有一些相關費用：
維修，在保修期內可以更改的所有內容，可以毫無問題地更換製造商，重要的是購買授權經銷商並擁有保修文件。
電，它在泵和控制器上花費了很多。對於第一個，您只能在 300 W 下放置一塊太陽能電池板，這就足夠了（即使沒有電池系統）。
線圈的沖洗，需要每 5-7 年進行一次
這完全取決於水的質量（如果它被用作熱載體）。
結果
總之，我想指出，集熱器的可能設計受到銅線圈使用的限制。有許多不同的方法，例如，您可以使用啤酒罐和其他錫瓶作為吸收元件來組裝一個完全高效的工作收集器。有很多選擇。為此，只值得研究這個問題，收集所需數量的啤酒罐或錫瓶。接下來，將它們組裝成一個單一的設計。最重要的是，即使你決定收集 啤酒收藏家 罐頭或瓶子，請記住所有太陽能集熱器的工作原理相同。定性地進行管道和罐頭連接處的焊接，在設計中創造適當的真空條件，你就會成功。大膽做事。因此，您不僅會獲得完全免費且自主的熱水源。知道您在當今全球化世界中增加了可再生能源的份額，您還將獲得極大的心理滿足。通過創建一個適用於太陽輻射的設備，您將更加獨立於電力和天然氣的中央供應系統。您將為自己提供家庭所需的熱水。祝你好運。
太陽能集熱器
