Слабонапорный солнечный водонагреватель

Слабонапорный солнечный водонагреватель состоит из солнечного коллектора выполненного из 15 специальных вакуумных трубок "Колба в колбе с тепловой трубкой" (1), внутреннего бака и внешнего бака из нержавеющей стали со слоем термоизоляцией между ними, для нагрева воды и сохранения ее температуры (2), рамы крепления конструкции (3) и цифрового контроллера (4), который управляет работой системы. Теплоноситель системы в тепловых трубках - пропиленгликоль (t испарения +35ºС). Тип циркуляции теплоносителя - пассивный. Циркуляция воды в системе слабонапорная.

1. Вакуумные трубки солнечного коллектора данного типа полые и изготовлены по принципу колбы термоса. Стандартная вакуумная трубка имеет 1800 мм в длину, внешний диаметр - 58 мм, внутренний - 47 мм. Конструкция двух стеночная. Стенки стеклянных цилиндров имеют различную толщину: внешний более прочный - 1,8±0,15мм, внутренний - 1,6±0,15мм. Цилиндры вставлены один в другой и запаяны в верхней части (устье) трубки. Пространство между стеклянными стенками заполнено техническим вакуумом (менее 5х10-3 Па) и создает преграду для потерь тепла (принцип работы колбы термоса).

Вакуумные трубки выполнены из прочного боросиликатного стекла, стойкого к граду и механическим повреждениям. Специальное абсорбционное покрытие, нанесенное на наружную поверхность внутренней колбы, поглощает солнечное излучение и передает его в виде тепла воде, находящейся во внутреннем баке. Абсорбционное покрытие, которое наносит производитель на поверхность внутренней трубки, обеспечивает максимальную эффективность поглощения солнечного излучения. Абсорбционное покрытие делается многослойным.

Первый слой это теплопередающий слой напыления меди, М-AL-N / Cu, который имеет низкий коэффициент эмиссии и высокую теплопередачу через внутреннюю стеклянную стенку к абсорберу. Эффективная работа диапазоне от 30ºС до 35ºС.

Второй слой (антиэмиссионный) это пленка нитрида алюминия Al-N-Al служит для предотвращения перекрестной миграции энергии. Этот слой позволяет меди первого слоя нагреваться до температур свыше 40ºС за счет предотвращения потерь тепла.

Третий слой металлокерамический (высокоселективный, абсорбирующий) - напыление нитрида алюминия AL-N/M-AL-N распыленных одновременно в газовой смеси аргона и азота для получения покрытия, которое поглощает солнечное излучение с очень низкой теплоотдачей. Эффективность не менее 95%; Эмиссия не более 5%.

Во внутреннюю колбу вставлены абсорбер и запаянная с двух концов медная трубка диаметром 8мм на верхнем конце которой, выходящем за пределы вакуумной трубки, находится расширение диаметром 14мм - конденсатор. Передача тепла с абсорбера к тепловой трубке осуществляется с помощью ребер. Сам абсорбер представляет собой тонкую алюминиевую пластину выгнутую особым образом, обеспечивающим эффективную передачу тепла от поверхности внутренней стеклянной трубки с абсорбционным напылением к тепловой трубке.

Тепловая трубка передает тепло в конденсатор тепловой трубки, который вставлен в накопительный бак, в котором происходит циркуляция воды и теплообмен между конденсатором и водой. Внутри тепловой трубки находится рабочая жидкость (теплоноситель) - пропиленгликоль.

Верхние концы трубок вставлены в бак, расположенный над ними, через уплотнители. Вся конструкция монтируется на опорной раме.

2. Теплообменный бак состоит из внутреннего бака емкостью 150 литров и внешнего бака выполненных из нержавеющей стали. Толщина стенки внешнего бака - 1,2 мм; толщина стенки внутреннего бака - 0,31мм. Теплоизоляция между стенками выполнена пенополиуретаном толщиной 50 мм. Теплоизоляция сохраняет температуру воды в баке на протяжении 60-72 часов, при этом в сутки потери тепла достигают 4-8°C.

В нижней части бака находятся 15 отверстий диаметром 60мм с резиновыми уплотнениями, куда вставляются вакуумные трубки. Конденсатор выступает из вакуумной трубки и находится внутри накопительного бак, где и происходит теплообмен.

Кроме этого в баке есть еще три отверстия: а) для слива воды из бака на зиму; б) для подачи холодной воды; в) для забора горячей воды. Отверстие для слива оборудовано запорным краном из латуни. Отверстия для притока холодной и забора горячей воды оборудованы латунными сгонами для крепления водопроводных сетей.

3. Рама выполняет роль опорной конструкции, на которой монтируются бак и солнечный коллектор. Рама выполнена из нержавеющей стали. В нижней части рамы, противоположной от места крепления бака располагаются опорные чашки для крепления в них нижних концов вакуумных трубок. Опорные чашки выполнены из жесткой резины.

4. Контроллер управляет работой электромагнитного клапана, через который подается вода в бак. Когда датчик показывает недостаточный уровень воды, контроллер открывает электромагнитный клапан и в бак поступает вода. По сигналу датчика контроллер закрывает клапан, подача воды прекращается. В случае отключения воды в системе водопровода электромагнитный клапан не дает нагретой воде из бака вылиться в систему.