На сегодняшний день разработано 4 основных типа вакуумных трубок, каждый из которых имеет свои особенности применения.
Simple. Самый простой и дешевый вариант трубок. Применяется в пассивных СВУ с прямым нагревом воды непосредственно в вакуумных трубках, (родственная технология у плоских коллекторов). Использование СВУ с данным видом трубок невозможно при отрицательных температурах.
Heat Pipe. Наиболее распространенный и эффективный вид трубок. Позволяет собирать системы с любым количеством трубок. Коллекторы, собранные с использованием данного вида труб не перестают функционировать даже в случае физического повреждения одной или нескольких трубок. (Рис.2).
U-type. Данный вид труб и коллекторы, собранные по технологии U-tupe, по своим параметрам сбора тепла являются аналогом коллекторов на основе труб Heat Pipe. Особенностями данных коллекторов являются: необходимость транспортировки и монтажа в собранном виде и в отличии от коллекторов Heat pipe, возможность сбора и передачи тепла в любом (вертикальном или горизонтальном) положении.
Super Heat Pipe. Данный вид труб по своим характеристикам отличается от вакуумных труб с двойными стенками. Данные трубы имеют одну стенку и полностью вакуумированы. Внутрь трубы встроена система передачи тепла Heat pipe, на которую наварена плоская медная пластина, покрытая высокоселективным покрытием. Т.е. сбор тепла происходит не за счет нагрева внутренней стенки трубы, а за счет нагрева медной пластины и, как следствие нагрева системы Heat Pipe. Принцип работы коллектора с использованием Super Heat Pipe трубок аналогичен работе коллектора с Heat Pipe трубками. Данная труба отличается более быстрым временем разогрева, но дороже аналогов Heat-Pipe или U-type примерно на 30%.
Вакуумная тепловая трубка
Конструкция вакуумных трубок похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя трубка покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует (поглощает) солнечную энергию а вакуум препятствует потерям тепла. Медная трубка запаяна и содержит небольшой объем легкокипящей жидкости.
Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура (незамерзающей жидкости). Конденсат стекает вниз, и процесс «испарения–конденсации» повторяется.
Данная трубка устойчива к замораживанию и работоспособна без повреждений до -50°С. Испарение жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки +30°С. При меньшей температуре трубка "запирается" и дополнительно сохраняет тепло. Такие трубки функционируют и в пасмурную погоду, и при отрицательной температуре - они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло.
Рис. 2
Анимация принципа работы Гелиосистемы:
Из-за своей универсальности, эффективности и удобства, наибольшее распространение получили жидкостные системы с применением вакуумных трубок Heat Pipe использующие комбинированную схему работы с аккумулятором тепловой энергии (бойлерный бак с теплоносителем на основе этилен или пропилен гликоля), в нутрии которого расположен теплообменник одного или двух контуров.
Пример:
Закрытый активный солнечный водонагреватель высокого давления с двумя теплообменниками рис.3.
Солнечные системы с двумя теплообменниками используются для горячего водоснабжения, подогрева бассейнов, а также как дополнительный источник тепла для основной системы отопления.
За счет наличия двух медных теплообменников в накопительном баке возможно подключение системы как основного или дополнительного источника тепла для систем отопления.
Направление использования: горячее водоснабжение, отопление помещений и подогрев бассейнов.
Рис. 3
Рис. 4
Пример подключения солнечной системы для подогрева горячей воды с поддержкой работы от газового котла. Рис.5
Комплект гелиосистемы включает в себя:
Трубчатый вакуумный коллектор;
Бак-аккумулятор;
Насосная группа;
Контролер;
Расширительный бачок;
Теплоноситель.
Первоначально в комплект не входят медные трубки, муфты, фитинги и т. дальше. Поскольку каждая гелиосистемы индивидуальна и величина медных магистралей определяется непосредственно при ознакомлении с объектом нашими инженерами. Полная конфигурация определяется после расчета.
Трубчатый вакуумный коллектор - служит для превращения энергии солнца в тепловую полезную энергию и передачи ее теплоносителю. Коллекторы есть разных геометрических размеров, чем обеспечивается широкая возможность манипуляций при выборе места для монтажа и будущего внешнего дизайна.
Бак-аккумулятор - служит для накопления и хранения тепла. Баки бывают от 80 до 1000 литров. Используются, как правило, двухконтурные (бивалентные) баки. Иногда используются одноконтурные со встроенным Тэном, комбинированные одновременно работают и на отопление и на горячее водоснабжение. В таком случае не нужно ставить два бака на горячую воду и на отопление отдельно. Следовательно облегчается сам монтаж, уменьшается: количество запорно-регулирующей аппаратуры, насосного оборудования, тепловые потери.
Насосная группа - служит для циркуляции теплоносителя в коллекторном контуре. Насос руководствуется термостатом и включается, как только температура солнечного коллектора станет выше чем в бойлере. Мощность насосной группы зависит от: длины медных магистралей, количества коллекторов, размера бака-аккумулятора и в среднем составляет 50 Вт
Контролер - служит для контроля за состоянием гелиосистеми и процессом нагрева от солнечных коллекторов. Контролер получает информацию от производителей тепла. Первый контролирует величину тепла на выходе из коллекторов, второй температуру воды в бойлере. Согласно полученных данных контролер выполняет следующие операции: выбирает режим работы насосной группы - регулируя скорость протока теплоносителя, вкл-выкл котел, защищает оборудование от перегрева. Таким образом, использование контролера улучшает работу системы, обеспечивая оптимальную циркуляцию теплоносителя в утреннее, вечернее время и в пасмурные периоды.
Расширительный бачок - служит для выравнивания давления в системе. При избыточном нагревании теплоносителя увеличивается объем жидкости в коллекторном контуре. Для того, чтобы не срывать предохранительный клапан избыточное количество жидкости попадает в расширительный бачок.
Теплоноситель - служит для передачи тепла от коллектора к Баку-аккумулятору с водой.