Функции и дизайн на вакуумни тръби

Слънчевият колектор е устройство, предназначено да произвежда нагряване на материала за пренос на топлина чрез събиране на топлинна слънчева енергия. Един от компонентите и сърцето на слънчевия колектор са вакуумни тръби. Подреждането на тръбите във вакуумната тръба създава идеална топлоизолация - съдът на Dewar.

Съдът Dewar е устройство, предназначено за топлоизолация на съдържащото се в него вещество. Подобен кораб е открит от шотландски химик и физик през 1892 г., на име Джеймс Девар.

Конструкцията на вакуумна тръба е отговорна за преобразуването на светлината в топлина чрез абсорбиране на светлина. Поглъщането на топлина се дължи на външната и вътрешната стена, след което топлинната енергия се прехвърля във водата, която се отделя от стъклото. В допълнение към превръщането на светлината в топлина, тя има и друга функция, която предотвратява загубата на топлина чрез метода на вакуумна изолация на слънчевата колекторна тръба.

Изграждане на тръби

Подобен тръбен елемент в конструкцията му е като термос. Това са две стъклени тръби, едната от които е вкарана в друга. Краищата на всяка от тръбите са запечатани. Тръбата, разположена в другата, има черно покритие, което абсорбира светлина, в пространството между тях няма въздух. Той е покрит с черен алуминиев нитрит, който абсорбира повече от 95% от прилежащата слънчева радиация.

Изработени са и вакуумни части от боросиликатно стъкло, които се използват и за производството на заваръчни кухненски повърхности. Такава чаша е устойчива на крекинг и има високо ниво на вискозитет. Освен това вакуумираните тръби са с висока якост и са защитени от повреди, които градушка може да причини. Изработени са тръбни елементи от дебело стъкло.

Вакуумна изолация

Вакуумният тръбовиден елемент не е без причина, така нареченият, той получи името си поради процеса, по който се изпомпва въздух от пространството между тях. Подобен процес се нарича прахосмукачка на пространството. Поради това се образува въздушно пространство между тръбите.

Благодарение на този процес, дори и в студено време, вакуумни тръбни колектори задържат по-голямата част от топлината и не я връщат в атмосферата. Ето защо слънчевите вакуумни колектори са идеални за топла вода за места със студена зима.

Благодарение на вакуума, тръбите са в състояние да издържат на резки температурни промени, без да губят топлина. По този начин тръбните елементи на колекторите остават ефективни при различни климатични условия.

Освен въздух изпомпване под вакуум се поставя специален газ bariumny абсорбер, благодарение на това във вакуум различни газове не попадат, поради което слънчевите колектори тръбна част запазват топлина слабо, което води до загуба на ефективност колектор.

Този газ е в състояние да осигури устойчивостта на колекторните тръби до 15-20 години. С течение на времето, газът ще може да проникне в тръбата, а след това бариевият абсорбатор ще промени цвета на стената на вътрешния елемент от сребро на бяло. Това ще ви помогне да определите кога устройството не е наред и трябва да смените тръбите.

Принцип на действие на тръбите

Както вече беше споменато, вакуумните тръби работят на принципа на термос. Кухината между тръбите се напълва с течност и образува безвъздушно пространство. Поради това топлинните загуби се намаляват поради запазването на повече от 90% от задържаната енергия. Това означава, че благодарение на безвъздушния слой, нагряването на водата е възможно дори при температура на околната среда със знак минус.

Боросиликатното стъкло, от което се произвеждат външните обвивки на тръбите, е в състояние да запази оптичните характеристики за дълго време, освен това притежава по-голяма сила. Използването на такава система гарантира висока ефективност на такова устройство. Слънчевите колектори могат да останат в експлоатация дори в условия на лошо осветление и ниски температури.

Слънчевият колектор остава ефективен през целия ден, тъй като поради цилиндричната форма лъчите на слънцето падат върху тръбите под прав ъгъл, като по този начин се намалява отразяването на загубата на светлина и енергия. Такива устройства са устойчиви на различни фактори на механично въздействие.

Предимства на вакуумни тръби

1. Поради способността да абсорбира пълната радиация не само отпред, но и от задните повърхности на тръбите, вакуумният колектор има висока мощност. В допълнение, този ефект може да се увеличи няколко пъти, като се постави повърхност зад тръбите на слънчевия колектор, която може да отразява светлината. През зимата снегът също е идеална отразяваща повърхност, която може значително да увеличи производството на топлина.
2. Вакуумните тръбни колектори са много устойчиви на различни механични повреди, поради факта, че тръбите на колекторите са изработени от особено силно боросиликатно стъкло, способно да издържа дори на удари с градушка.
3. Слънчевите тръбни елементи също са устойчиви на външно замърсяване. Всичко това заради формата им във формата на цилиндър и тяхното местонахождение един спрямо друг. Сняг, прах, конци и листа преминават свободно между тях, което елиминира необходимостта от техническо обслужване, и където колектора не губи и продължава да провежда обработка на слънчевата светлина в топлина със същата ефективност.
4. Благодарение на комбинацията във вакуумна част на високоефективен слънчев абсорбер и вакуумна изолация, тя може да издържа на температури над 2000 градуса, при тази температура външното стъкло все още ще е студено. При силна слънчева радиация евакуираните тръби могат да генерират повече от 60 вата топлина, които могат да се използват за загряване на гореща вода.

Видове вакуумни тръби

Тръбният вакуумен колектор може да бъде от няколко вида, разнообразието от които зависи пряко от разнообразието от тръби.

Коаксиални евакуирани елементи за директно отопление

Тръбният елемент от този вид се нагрява при директен контакт с вътрешната стена, като поглъща топлина. Абсорбцията на топлината се увеличава чрез селективно покритие, приложено от вътрешната страна на стъклената стена. Колекторите, оборудвани с такива вакуумни елементи, са прости, но имат редица недостатъци. Поради вида на тръбите, колекторите могат да абсорбират светлина за преобразуване в топлина само в топъл период, но също така не могат да работят под високо налягане, тъй като тръбата е в пряк контакт с охлаждащата течност.

Коаксиална вакуумна тръба с отоплителна система

В такава система, специална тръба на топлообменник пренася топлината от тръбата към колекторите на топлообменника.

Вакуумните елементи с отоплителна система са много ефективни и удобни по време на монтажа.

Коаксиална тръба с U-тип система

Друг евакуиран елемент, в който е разположен поток топлообменник с U-образна форма.

Слънчев колектор Cu-тръба с висока производителност, но в случай на повреда на един от евакуацията на части, заместване на един е невъзможно да се произведат, също, че имат високо ниво на хидравлично съпротивление и високи изисквания за охлаждащата течност.

Фонтана вакуумна тръба

Тръбният слънчев колектор със сърце под формата на пера е най-ефективен. Вакуумният слънчев колектор с разположени елементи за писалка е с по-висока стойност, но много по-практичен от други. Фонтаните тръби са хибрид на топлинно-тръбни елементи и вакуумен плосък колектор. Тръбопроводната система се фиксира към плосък термопоглъщател и се поставя във вакуум.

Слънчевите тръбни елементи в повечето случаи се използват за слънчеви бойлери. Частите на слънчевата тръба в случай на авария могат да бъдат променени, което няма да повлияе на функционирането на цялата вакуумна система. При смяна на отделна вакуумна тръбна част не е нужно дори да източвате охлаждащата течност, тъй като всеки вакуумен елемент е единична.