Comment choisir un capteur solaire sous vide (les avantages et les inconvénients de l'appareil)?

Les appareils qui collectent l'énergie solaire thermique sont appelés capteurs solaires. Les capteurs solaires sont capables de chauffer le matériau caloporteur. C'est ainsi qu'ils diffèrent des panneaux solaires, qui ne sont capables de produire que de l'énergie électrique. En raison de cet avantage, les capteurs sous vide sont largement utilisés pour le chauffage des locaux et les systèmes d'alimentation en eau chaude. Il existe deux types de capteurs solaires: à plat et sous vide. Le but de cet article est de parler des capteurs solaires sous vide.

Types de tubes à vide

Il existe cinq types de tubes à vide pour capteurs solaires. Ils diffèrent par la structure interne et la conception. En outre, chacun d'eux peut être complété par un absorbeur en métal (généralement en aluminium), qui est placé à l'intérieur d'une ampoule en verre sous la forme d'un tube.

Important! La plupart des fabricants remplissent l'espace inférieur entre les parois de verre avec du baryum - il absorbe les impuretés de gaz et améliore les propriétés d'isolation thermique. Son absence peut réduire l'efficacité du collecteur jusqu'à 15%.

Tubes à vide thermosiphon (ouverts)

Ce type de tube de capteur solaire est utilisé dans les capteurs avec un réservoir de stockage externe. ils sont remplis d'eau et forment un volume avec le réservoir. L'eau chauffée du ballon monte dans le réservoir et l'eau refroidie descend.

Les collecteurs sous vide à thermosiphon sont utilisés dans les cas suivants:

1. Pour le raccordement à un système d'alimentation en eau chaude;
2. Dans les régions avec un niveau élevé d'ensoleillement pendant la saison froide;
3. Pour une utilisation saisonnière (printemps, été, automne).

Tuyau coaxial (caloduc)

C'est le type de tube à vide le plus courant. Il contient un tube de cuivre à l'intérieur d'une ampoule en verre remplie d'un liquide à bas point d'ébullition ou d'eau à basse pression.

Lorsqu'il est chauffé, le liquide ou l'eau commence à bouillir, la vapeur monte, s'échauffant simultanément des parois de cuivre. En haut, il pénètre dans l'échangeur de chaleur - une expansion à la fin, dans laquelle il dégage de la chaleur à travers les parois vers l'eau qui circule autour de lui.

Après refroidissement, la vapeur se condense sur les parois de l'échangeur de chaleur et s'écoule vers le bas. Le cycle est répété à nouveau.

Structure interne schématique d'un tube coaxial et d'un échangeur de chaleur.

Tubes coaxiaux jumeaux

Le principe de fonctionnement d'un tel dissipateur thermique est le même que celui du précédent, à une exception près: deux tuyaux en cuivre contenant du liquide sont connectés à un échangeur de chaleur. Le système tandem permet une extraction de chaleur plus efficace, et la grande capacité et la grande surface de paroi de l'échangeur de chaleur vous permettent de chauffer rapidement l'eau.

Un collecteur de vide coaxial double est installé si nécessaire:

1. Fournir un petit chauffage de grands volumes d'eau;
2. Il y a un besoin d'énergie thermique pendant une journée ensoleillée;
3. Niveau moyen d'insolation élevé;
4. Il y a un pompage rapide de l'eau à travers le système.

Tubes à vide en plumes

Ils ont un échangeur de chaleur supplémentaire dans leur conception, ce qui permet une évacuation plus efficace de la chaleur de l'intérieur de l'ampoule en verre. Il est généralement réalisé sous la forme de deux plaques longitudinales situées sur les côtés du dissipateur thermique en cuivre.

Sinon, le principe de fonctionnement est exactement le même que celui d'un tube coaxial.

Tubes à vide en forme de U (type U)

Ce système est fondamentalement différent des précédents. Il utilise deux lignes - pour l'eau froide et chauffée.

Un échangeur de chaleur sous la forme d'une lettre anglaise U est installé dans un ballon en verre, à travers lequel l'eau coule.De la conduite d'eau froide, il y pénètre, se réchauffe et retourne au tuyau avec de l'eau chauffée.

Le collecteur de tube à vide de type U est le plus efficace, mais l'installation est difficile. Lors de l'assemblage, les conduites d'écoulement sont soudées aux tubes de cuivre à l'intérieur de l'ampoule en verre. Le résultat est un système intégré unique avec une efficacité énergétique élevée, mais une faible maintenabilité.

Installation du ballon sur un tube de cuivre en forme de U.

Prise de courant

S'il n'est pas possible d'acheter des prises prêtes à l'emploi, vous devrez les fabriquer vous-même. Tout polymère avec un point de fusion supérieur à 150 degrés convient pour cela. Par exemple, le polyuréthane.

Vous devez couper un cercle d'un diamètre tel qu'il pénètre dans le ballon avec effort. Au centre de celui-ci, percez un trou pour le tube de cuivre. Il devrait également entrer avec peu d'effort. L'épaisseur du bouchon doit être de 5 à 10 mm, ce sera suffisant.

Le haut de la fiche doit avoir un diamètre plus grand. De telle sorte qu'il bloque complètement l'entrée du bloc dans lequel circule le fluide caloporteur.

Bouchon du tube du collecteur de vide, vue latérale.

Avantages et inconvénients des collecteurs sous vide

Le principal avantage des unités est appelé l'absence presque totale de perte de chaleur pendant le fonctionnement. Ceci est assuré par un environnement sous vide, qui est l'un des isolants naturels de la plus haute qualité. Mais la liste des avantages ne s'arrête pas là. Les appareils présentent d'autres avantages importants, par exemple:

• efficacité du travail à des indicateurs de basse température (jusqu'à -30 ° С);
• capacité d'accumuler la température jusqu'à 300 ° С;
• absorption maximale possible de l'énergie thermique, y compris le spectre invisible;
• stabilité opérationnelle;
• faible sensibilité aux manifestations atmosphériques agressives;
• faible dérive, en raison des caractéristiques de conception des systèmes tubulaires capables de faire passer des masses d'air de différentes densités à travers eux-mêmes;
• haut niveau d'efficacité dans les régions aux climats tempérés et frais avec peu de jours clairs et ensoleillés;
• durabilité soumise aux règles de fonctionnement de base;
• la disponibilité pour la réparation et la possibilité de modifier non pas l'ensemble du système, mais un seul fragment défaillant.

Les inconvénients comprennent l'incapacité des collecteurs à s'auto-nettoyer du gel, de la glace, de la neige et le prix élevé des composants nécessaires pour assembler l'unité à la maison.

Comment placer correctement l'appareil

Pour que le collecteur sous vide fonctionne pleinement et fournisse efficacement à l'espace de vie l'énergie nécessaire, il est nécessaire de trouver l'endroit le plus favorable pour celui-ci et d'orienter correctement l'appareil par rapport aux parties du monde.

Pour les colonies de l'hémisphère nord, il est important de placer le collecteur dans la partie sud du toit de la maison ou du côté ensoleillé du site. Il est souhaitable de prévoir un écart minimum pour le plan de l'appareil.

S'il n'y a aucun moyen de diriger la surface vers le sud, il vaut la peine de choisir la perspective la plus claire dans un espace ouvert entre l'ouest et l'est.

Le complexe d'énergie solaire ne doit pas être obstrué par des cheminées, des fragments décoratifs de toiture, des branches d'arbres étalées et de hautes structures résidentielles ou techniques. Cela réduira l'efficacité du travail et réduira le niveau de chauffage des éléments actifs.

Si l'unité est correctement positionnée, elle fournira presque la même puissance calorifique tout au long de l'année, quelle que soit la saison.

Si vous n'avez pas beaucoup d'expérience dans la réalisation de travaux complexes de réparation, d'installation et de plomberie, il est irrationnel de passer l'aspirateur sur les tubes à la maison. Ce processus est très laborieux et nécessite des connaissances particulières et un équipement spécialisé.

De plus, les éléments de type vide fabriqués par nos soins ont un niveau d'efficacité bien inférieur à celui des pièces fabriquées en usine. Par conséquent, il est plus raisonnable d'acheter des produits auprès d'un fabricant spécialisé, puis d'essayer d'assembler plusieurs sections à la maison.

Variétés de panneaux solaires

Les systèmes solaires sont classés en fonction des caractéristiques de conception des tubes et du type de canal thermique utilisé comme récepteur:

1. Le modèle coaxial d'un capteur solaire sous vide pour chauffer une maison est un double ballon en verre, dans la cavité duquel l'air est évacué. La surface est recouverte d'un revêtement absorbant, de sorte que l'énergie est transférée du tube lui-même.

2. La structure en plumes est à simple paroi, le vide se situe ici dans l'espace du canal de chaleur, dont une partie, avec le stockage, est intégrée dans le ballon.

4. Dans les systèmes à circulation forcée, une pompe de faible puissance est installée pour faciliter le mouvement du transporteur. Dans le même temps, la consommation électrique est bien inférieure à l'énergie reçue pour chauffer une maison privée.

5. Il existe également une différence dans le nombre de circuits. Dans les collecteurs les plus simples, l'eau de chauffage est chauffée et consommée à partir du réservoir de stockage.

6. Les plus complexes sont constitués d'un tube à vide et d'éléments d'échantillonnage de fluide. L'appareil contient un média antigel et non toxique avec des additifs anti-corrosion et anti-mousse. Cette méthode protège de manière fiable l'équipement des sels et du tartre et contribue à un fonctionnement plus long pendant le chauffage.

Aperçu des modèles et de leurs caractéristiques

À l'heure actuelle, la Chine est le leader de la production de capteurs solaires. Selon les avis des propriétaires de maisons privées, les fabricants nationaux fournissent également à la vente des équipements présentant de bonnes caractéristiques. Les appareils européens sont assez chers, mais avec le temps, les coûts d'achat et d'installation des appareils sont pleinement justifiés. Les entreprises les plus connues produisent les collectionneurs suivants:

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Les collectionneurs Dacha et Universal sont les appareils les plus connus d'un fabricant national. Le SCH-18 est très efficace avec des températures de condensat allant jusqu'à 250 ° C. Les flacons sont en cuivre rouge, le caloporteur est liquide. L'absence d'eau dans le vide assure une résistance au gel. Boîtier robuste avec une bonne résistance au vent. La canalisation est protégée par un collecteur en polyuréthane. Les joints anti-poussière en caoutchouc empêchent la poussière et les précipitations d'entrer.

Ils fonctionnent efficacement à des températures allant jusqu'à -35 ° C, le type de fonctionnalité est un système de pression pour le chauffage. Il y a un contrôleur pour contrôler le chauffage, la taille des tubes est de 1800 mm, le volume du réservoir est de 135 à 300 litres, la puissance de l'élément chauffant est de 1,5 à 2 kW. Les collecteurs sont fabriqués conformément aux certifications internationales, ce qui garantit leur sécurité et leur fiabilité.

Comment est le collecteur d'un type à vide

Les appareils à vide modernes qui fournissent de la chaleur et de l'eau chaude aux pièces grâce à l'énergie solaire sont technologiquement quelque peu différents et sont subdivisés en types tels que:

• tubulaire sans revêtement protecteur en verre;
• module à conversion réduite;
• version plate standard;
• appareil avec isolation thermique transparente;
• unité aérienne;
• collecteur de vide plat.

Ils ont tous une similitude constructive commune, ils consistent donc en:

• un tuyau extérieur transparent, d'où l'air est complètement pompé;
• un tuyau chauffé situé dans un grand tuyau où se déplace un caloporteur liquide ou gazeux;
• un ou deux distributeurs préfabriqués, auxquels des tuyaux d'un plus grand calibre sont connectés et le circuit de circulation de tuyaux minces placés à l'intérieur entre.

L'ensemble de la structure rappelle un peu un thermos à parois transparentes, dans lequel un niveau d'isolation thermique sans précédent est maintenu. Grâce à cette caractéristique, le corps de la chambre à air acquiert la capacité de se réchauffer qualitativement et de donner pleinement la ressource énergétique au liquide de refroidissement circulant à l'intérieur.

Qu'est-ce qu'un capteur et le but des capteurs solaires

Un capteur solaire est compris comme un dispositif qui collecte l'énergie de rayonnement et transfère ensuite la chaleur accumulée aux consommateurs. En pratique, un autre terme est utilisé - un capteur solaire.

Selon le but, l'utilisation des installations solaires (installations solaires) est subdivisée:

• les concentrateurs solaires sont des appareils qui collectent l'énergie solaire dans un flux étroit. Ils sont utilisés pour faire fondre le métal. À l'Institut NPO «Physique-Soleil» (Tachkent), des fours de fusion ont été développés et fabriqués, dans lesquels des températures de plus de 5 000… 5 500 ° C ont été atteintes;
• panneaux solaires - dispositifs pour convertir le rayonnement solaire en énergie électrique;
• usines de dessalement solaire - machines conçues pour obtenir de l'eau douce à partir d'eau à haute teneur en sels minéraux;
• installations de séchage solaire - dispositifs thermiques dans lesquels l'humidité est éliminée des légumes et des fruits en utilisant l'énergie du soleil;
• Les radiateurs solaires (capteur solaire d'air) sont des installations de transfert de flux de chaleur du rayonnement infrarouge vers les vecteurs de chaleur.

Variétés de collecteurs sous vide

Variétés de collecteurs sous vide

Il existe deux types de tubes en verre utilisés dans la conception des collecteurs:

• coaxial;
• la plume.

Examinons chacun d'eux de plus près.

Tube coaxial

C'est une sorte de thermos qui se compose d'un double flacon. L'ampoule extérieure est recouverte d'une substance spéciale absorbant la chaleur. Un vide est créé entre les deux tubes. Cela a permis de garantir que la chaleur pendant le fonctionnement est transférée directement à partir des ampoules en verre.

À l'intérieur de chaque tube, il y en a un autre - du cuivre (il est rempli d'un liquide éthéré). Lorsque la température augmente, ce liquide s'évapore, transfère la chaleur stockée et retourne sous forme de condensation. Puis le cycle se répète encore et encore.

Tube de plume

Ce type de tube se compose d'une seule ampoule murale. À propos, ils dépassent considérablement l'épaisseur de la paroi de leurs homologues coaxiaux. Le tube en cuivre est renforcé avec une plaque ondulée spéciale traitée avec une substance absorbant l'humidité. Il s'avère que l'air dans ce cas est pompé de tout le canal de chaleur.

Soit dit en passant, ces canaux sont également différents:

• flux direct;
• Hit Pipe.

Canaux de type "Hit Pipe"

Transfert de chaleur dans un capteur solaire sous vide de type "Heat Pipe"

Leur autre nom est les caloducs. Ils fonctionnent de la manière suivante: lorsque la température augmente, le liquide éthéré dans des tuyaux fermés remonte le canal, après quoi il s'y condense dans un collecteur de chaleur spécialement équipé. Dans ce dernier, le liquide transfère de l'énergie thermique et descend dans le tube. À partir du collecteur de chaleur, la chaleur est transférée plus loin dans le système à l'aide d'un caloporteur en circulation.

Caloduc coaxial à tube sous vide avec collecteur à 2 tubes

Il est caractéristique que les tubes métalliques ici puissent être non seulement en cuivre, mais aussi en aluminium.

Canaux à flux direct

Dans chacun de ces canaux du tube de verre, il y a deux tuyaux métalliques à la fois. Sur l'un d'eux, le liquide entre dans le ballon, s'y réchauffe et sort par le second.

Fabriquer un collecteur à vide de vos propres mains

Important! Il est extrêmement difficile de fabriquer un capteur solaire de vos propres mains sous vide. Les coûts peuvent être très élevés.

Vous pouvez fabriquer un capteur solaire sous vide de vos propres mains. Vous devrez acheter des tubes en verre pour l'industrie laitière ou des trayeuses.Ils sont réalisés avec des manchons en caoutchouc spéciaux, à l'aide desquels ils peuvent être montés dans différents schémas de câblage.

À l'intérieur des tuyaux en verre, vous devrez placer des tuyaux en acier ou en cuivre peints en noir. Le soudage ou le brasage devra être en outre protégé avec des rubans thermo-isolants, par exemple découpés dans de la mousse de polyéthylène.

Lors de la fabrication d'un capteur solaire de type à vide, il sera nécessaire de pomper l'air des tuyaux en verre. L'air est évacué à l'aide d'une pompe à vide. Ici, vous devez utiliser un raccord spécial, qui se fermera hermétiquement immédiatement après avoir déconnecté le tuyau d'aspiration de la pompe à vide. Les appareils à plaques modernes permettent d'obtenir un vide allant jusqu'à 25 ... 30% de la valeur atmosphérique initiale.

Avant de commencer à travailler, vous devez évaluer vos points forts. De tels dispositifs sont assez coûteux à fabriquer. Non seulement des outils et des appareils coûteux sont nécessaires ici. Vous devez également avoir les compétences nécessaires pour effectuer des travaux avec des installations sous vide.

Vous pouvez assembler l'installation à partir d'éléments prêts à l'emploi:

1. Un cadre est fait pour l'installation.
2. Orientez-le par rapport aux points cardinaux.
3. Achetez des tubes coaxiaux avec des échangeurs de chaleur.
4. L'installation de canalisations d'alimentation et de décharge est effectuée.
5. Des tubes à vide sont installés et connectés aux conduites principales.
6. Effectuer des travaux sur l'isolation thermique de tous les points de connexion des flacons et des canalisations.

Avantages et inconvénients

Les capteurs solaires sous vide ont moins de perte de chaleur que les capteurs plats. L'utilisation de la nanotechnologie sous vide dans la production de collecteurs a permis d'obtenir une efficacité et une fiabilité élevées des systèmes solaires.

Considérons les principaux avantages de l'utilisation de capteurs sous vide:

1. Performance. Il y a un vide dans les tuyaux du collecteur - un isolant thermique idéal, qui vous permet de maintenir un niveau de chaleur optimal même pendant la période automne-hiver. En maintenant l'efficacité à un niveau élevé, la productivité du collecteur sous vide est 40% plus élevée que celle du collecteur plat.
2. Fiabilité. La durée de vie des capteurs sous vide est d'environ 30 ans. Leur durabilité et leur fonctionnement sans problème sont dus à des matériaux durables et modernes. Les tubes à vide contiennent du cuivre de haute qualité. L'enveloppe extérieure des tubes est coulée en verre borosilicaté, capable de résister à des charges élevées. L'utilisation de capteurs sous vide est particulièrement importante pour les zones climatiques où les grains, les ouragans, la grêle ne sont pas rares.
3. Efficacité énergétique solaire. La forme cylindrique de l'absorbeur de capteur à vide capte et retient même l'énergie solaire diffusée, que le correcteur plat ne peut pas convertir. 40% d'énergie solaire en plus peut être conservée à partir d'un mètre carré de l'absorbeur d'un système solaire sous vide que d'une zone similaire d'une installation solaire de type plat. La rondeur des tubes permet de recevoir jusqu'à 97% de l'énergie solaire du petit matin jusqu'à tard le soir.
4. Facilité d'utilisation. Si le tube à vide est endommagé, il est remplacé sans arrêter le système (pas besoin de vidanger le fluide calorigène). En cas de manque de chaleur, vous pouvez ajouter plusieurs tuyaux, et s'il y en a un excès, vous pouvez le supprimer temporairement. Après avoir nettoyé le collecteur d'aspiration de la neige ou de la glace, il devient rapidement opérationnel. La surface du collecteur a une faible inertie thermique en raison de la fine couche de verre.
5. Désinfection de l'eau. La température du chauffage de l'eau pendant le fonctionnement du système solaire atteint des niveaux élevés, ce qui assure sa désinfection et empêche la multiplication des organismes pathogènes.
6. Facilité d'installation. Lors de l'installation de capteurs à vide, il n'y a pas de difficultés particulières, la principale chose à respecter est de positionner le capteur à un angle pour permettre au liquide à l'intérieur des tubes de s'écouler.

Les inconvénients du chauffage solaire sont réduits à une efficacité extrêmement faible à basse température et la nuit, ainsi la question se pose que ce système de chauffage ne peut pas être le seul dans la maison. En outre, les capteurs solaires sous vide sont plus chers que les capteurs plats.

Les installations solaires sous vide sont de plus en plus appréciées de la population et des grandes entreprises. Si auparavant beaucoup étaient effrayés par le prix du problème, aujourd'hui le coût de l'équipement a légèrement diminué, et la fonctionnalité s'est améliorée et modifiée.

Le principe de fonctionnement du tube à vide de type SKE.

La clé du système solaire est le tube à vide en verre. Chaque tube à vide se compose de deux ampoules en verre.

Le ballon extérieur est en verre borosilicaté extrêmement résistant qui peut résister à l'impact des grêlons tombant à une vitesse de 18 m / s et mesure jusqu'à 35 mm de diamètre.

L'ampoule intérieure est également en verre borosilicaté et recouverte d'un revêtement spécial à trois couches avec un changement progressif des couches absorbantes ALN / AIN-SS / CU. Grâce à l'utilisation de nouvelles technologies, un coefficient d'absorption élevé et une faible capacité de battement sont obtenus, ce qui permet d'atteindre + 380 ° C au milieu du tube en plein soleil, sans nuire au produit lui-même.

L'air est pompé entre les deux ampoules en verre pour créer un vide qui empêche la conduction thermique inverse et la perte de chaleur par convection. Au milieu de l'ampoule en verre se trouve un caloduc scellé (HEAT PIPE), en cuivre rouge pur, au milieu duquel se trouve un liquide à faible point d'ébullition et s'évaporant, qui remplit la fonction de transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement. La figure ci-dessous montre le principe de fonctionnement du tube à vide.

L'intensité principale du rayonnement solaire dans les conditions terrestres se situe dans la gamme spectrale 0,28 µm - 3 µm. Le verre borosilicaté transmet des ondes de rayonnement solaire de l'ordre de 0,4 microns à 2,7 microns. En pénétrant à travers le ballon transparent externe, l'énergie est retenue sur le second ballon, sur lequel une couche absorbante opaque hautement sélective est appliquée.

Du fait de l'absorption de la lumière par l'absorbeur et de son émission ultérieure, la longueur d'onde augmente jusqu'à 11 µm. Le verre est une barrière impénétrable aux ondes électromagnétiques de cette longueur. L'énergie solaire entrant dans l'absorbeur est piégée. Absorbant le rayonnement solaire, l'absorbeur, même sans ampoule externe, peut chauffer jusqu'à une température de + 80 ° C. L'absorbeur chauffé à une telle température émet de l'énergie thermique qui, pénétrant à travers le corps de la deuxième ampoule, est transférée au TUYAU DE CHALEUR. En raison de l'apparition de l'effet de serre, qui est basé sur l'énergie accumulée sous le verre, au milieu du deuxième ballon, la température monte à + 180 ° C. Cette chaleur chauffe un liquide à faible point d'ébullition et s'évaporant, qui, à + 25 ° C - + 30 ° C, se transforme en vapeur, en montant, transfère la chaleur à la partie active du TUYAU DE CHALEUR, où l'échange de chaleur avec le liquide de refroidissement a lieu. Le dégagement de chaleur force la vapeur à se condenser et à s'écouler vers le bas du TUYAU DE CHALEUR, et le cycle se répète à nouveau.

Le coefficient de transfert de chaleur élevé d'un liquide bouillant et s'évaporant facilement, sa quantité insignifiante et les dimensions relativement petites du HEAT PIPE assurent une conductivité thermique efficace. HEAT PIPE fonctionne comme une diode thermique. La conductivité thermique est très élevée dans une direction (vers le haut) et faible dans la direction opposée (vers le bas).

Afin de maintenir un vide entre les deux flacons en verre, une couche de baryum est appliquée à l'intérieur inférieur du flacon. Il absorbe activement CO, CO, N, O, HO et H pendant le stockage et le fonctionnement du tube. La couche de baryum fournit également une indication visuelle claire de l'état du vide. La couleur blanche signifie que les conditions de vide sont violées.

La combinaison idéale de tubes en cuivre sous vide et chauffants nous offre les avantages suivants par rapport aux capteurs plats:

Haute efficacité thermique.grâce aux méthodes modernes de transfert de chaleur, revêtement absorbant de haute qualité.

Large gamme de travail: en raison de sa faible capacité thermique, il est capable de travailler dans les nuages ​​élevés (dans la gamme infrarouge des rayons qui traversent les nuages).

Chaque tube fonctionne indépendamment les uns des autres. L'antigel ne s'écoulant pas au milieu du tube et son accès étant limité par l'échangeur de chaleur, en cas de dommage physique, le collecteur continue de fonctionner.

Moins de poids du collecteur avec une meilleure efficacité du collecteur.

Meilleure efficacité de travail en hiver grâce à l'aspirateur. Le tube résiste aux gelées à -50 ° C.

Comment fonctionnent les tubes à vide

La fonction des tubes collecteurs solaires évacués est d'absorber le rayonnement solaire et de l'empêcher de s'échapper dans l'environnement. L'énergie thermique peut quitter la partie active du capteur solaire sous vide de deux manières - en raison du transfert de chaleur direct et sous forme de rayonnement infrarouge.

La cavité entre les parois de verre exclut pratiquement complètement l'éventuel transfert direct de chaleur dans le vide, il n'y a pas de molécules de substances qui pourraient le réaliser.

Le revêtement sélectif (absorbant) absorbe l'énergie solaire et l'empêche de s'échapper. Il existe différents types de revêtements de ce type, dont l'absorption et l'émissivité diffèrent.

Une partie du rayonnement solaire est réfléchie par le verre, mais elle est insignifiante - la lumière visible ne constitue qu'une partie du spectre absorbé. Les collecteurs de haute qualité sont en verre borosilicaté à haute résistance, résistant aux dommages mécaniques.

Le verre borosilicaté est difficile à rayer ou à mater et durera des décennies sans changer le débit.

Comment choisir / financer

Comme mentionné au début de l'article, plus il y a de tubes dans le collecteur à vide et plus ils sont épais, mieux c'est. Le capteur doit être choisi en fonction de la taille de la zone chauffée.

Les modèles avec 10 tuyaux et un diamètre de capteur de 850 mm sont capables de chauffer complètement 2-3 pièces. Le prix moyen d'un tel modèle est de 12 000 roubles.

Pour les maisons privées de taille moyenne, il vaut la peine de choisir un modèle avec 20-25 tuyaux et une largeur de collecteur allant jusqu'à 2000 mm. Prix ​​moyen - à partir de 20000 roubles.

Pour les grandes maisons, un modèle à 30 tubes d'un diamètre de 2500 mm peut être acheté. Le prix de ces appareils commence à 22 000 roubles.

Il convient de garder à l'esprit que les composants supplémentaires ont également une large gamme de prix et peuvent différer considérablement en termes de prix. Par exemple, le prix du réservoir de stockage le plus cher avec deux échangeurs de chaleur atteint 125 000 roubles.

En moyenne, les capteurs solaires sous vide se rentabilisent en 2 à 5 ans.

Collectionneurs plats

Un capteur solaire plat chauffe le caloporteur à l'aide d'un absorbeur à plaques. C'est arrangé tout simplement. En fait, il s'agit d'une plaque de métal absorbant la chaleur, peinte en noir sur le dessus avec une peinture spéciale. Un tube serpentin est étroitement attaché (soudé) à la surface inférieure de la plaque, à travers laquelle le liquide circule.

L'encre noire sélective assure une absorption maximale de la lumière du soleil avec une réflexion pratiquement nulle. Les rayons absorbés chauffent le liquide de refroidissement sous l'absorbeur, qui, à son tour, est introduit plus loin dans le système. Pour minimiser les pertes de chaleur, l'absorbeur est isolé du corps du capteur et du verre trempé, presque exempt d'oxydes de fer. Il est installé au-dessus de l'absorbeur et fait office de couvercle supérieur du boîtier. De plus, l'utilisation d'un tel verre permet de créer une sorte d '"effet de serre", ce qui augmente encore l'échauffement de l'absorbeur, et donc la température du fluide caloporteur.

Comment fonctionne un capteur solaire

En plus de la lumière visible, le rayonnement solaire a également un spectre infrarouge invisible. C'est lui qui transfère l'énergie thermique.Sur la base de recherches, il a été constaté que dans une zone à climat tempéré, l'intensité du rayonnement thermique à midi atteint plus de 5 kW / m2. En figue. 1 montre la dépendance de l'ensoleillement total pour 48 ° de latitude nord.

Figure. 1 Insolation totale du rayonnement solaire pour différentes périodes de la zone tempérée de l'Europe

Nourriture pour la pensée! Le rayonnement thermique est divisé en: direct et diffus. Par conséquent, même par temps nuageux, l'afflux de flux de chaleur solaire se fait sentir. Il ressort de l'illustration présentée que la quantité de chaleur entrante pendant les périodes d'été et d'hiver présente des différences significatives. Par conséquent, lors de la conception des appareils, l'efficacité possible est prise en compte par rapport aux coûts.

Le schéma de principe du capteur solaire est illustré à la Fig. 2. Le rayonnement solaire pénètre dans le collecteur à travers une clôture translucide. La chaleur est absorbée sur le panneau de réception, qui est peint en noir. En conséquence, le corps noir se réchauffe. Le processus de transfert de chaleur ultérieur a lieu par convection. La chaleur est transférée de la paroi chauffée au flux de liquide (gaz) circulant dans les canalisations. Le fluide en mouvement se réchauffe.

Attention! Pour éviter les pertes de chaleur, la clôture du collecteur est isolée thermiquement. Étant donné que la chaleur reçue à l'intérieur est utilisée pour chauffer le flux, l'intensité du rayonnement réfléchi par le panneau qui reçoit le rayonnement est faible.