Кратко въведение във вакуум-тръбната технлогия.
Вакуум тръбната технология е качествен скок, коренна промяна в техническите и технологични основи на съвременното производство на слънчеви колектори за гореща вода, отопление и климатизация.Слънчевият панел е изграден от множество стъклени модули. Всеки модул е изработен от две различни по диаметър концентрични боросиликатни тръби. Пространството между двете тръби е в пълен вакуум, което възпрепятства излъчването на топлина в пространството.Така, при ясен и слънчев ден, температурата във вътрешната част достига до 350 ºС. Високата целогодишна ефективност се дължи и на ултравиолетовия и инфрачервения спектър на светлината, преминаващ и през облаците, който също се поглъща и превръща в използваема топлинна енергия не само през ясен ден, а и през студено, дъждовно и облачно време.Изцяло стъклената конструкция на този колектор е съществена за бъдещия му успех. Боросиликатното стъкло е единственият материал, при който дегазацията на горещата повърхност е достатъчно ниска за да поддържа вакуум. Външната страна на модула е стъклена и пропуска 98.9% слънчевите лъчи.Тъй като вакуумирането подлага външния и вътрешния цилиндър на свиване, тези модули са твърде здрави за дебелината на стъклото си. Доказано е, че издържа на градушка с диаметър на зърното 30 мм. Селективната повърхност кондензира слънчевото лъчение във вътрешната тръба то се нанася от външната страна на вътрешната тръба чрез изпарение във вакуум.Oбобщено , принципът на действие на изобретените вакуум-тръбни соларно-енергийни системи е в концепцията за абсорбиране на слънчевото електромагнитно лъчение. Повишеното ефективно работно време (на ефективен енерго-добив и експлоатация считано както денонощно, средно-месечно и средно-годишно), така и поради ниските загуби на поглъщане на пряката соларна радиация (инсолацията) попадащи винаги в оптимален ъгъл от близо 90º спрямо покривното стъкло на вакуумният модул.
1. Изключително ефективна топлинна преобразувана мощност. Загубите в термоприемника на соларния модул са над 330 пъти по-малки от тези при класическите плоски колектори.
2. Високата температура до 200 ºС на топлопреносния флуид и възможността за пряко изработване на електроенергия в "цикъла на Ренкин" с помощта на модифицирана парна машина, куплирана с многостепенна парна турбина и електрогенератор, са предимства, които никой друг тип масов плосък слънчев колектор не притежава.
3. Относително ниски капиталовложения на единица топлинна мощност, добита от Слънцето.
4. Пълна екологична съвместимост на инсталацията за добив не само на топлина, но и за добив на електроенергия.
5. Независимост от външни енергоносители на потребителя.
Каква е разликата между плоските и вакуум-тръбни колектори? Основния елемент на слънчевата система е колектора. Съществуват много видове колектори, но най-разпространени са плоските (доминиращи на Българският пазар) и вакуум- Плоски колектори могат да бъдат произведени от различни материали, като мед, алуминий, желязо или пластмаса. Обикновено имат черна повърхност, боядисана или селективна, нанесена чрез галванизация или изпарение във вакуум. Селективните колектори имат по-добра абсорбция на топлина и по-малки загуби. Изолацията на колекторите е важна, защото намалява загубите към околната среда. Повечето от тях са покрити със стъкло или друг прозрачен материал. Слънчевата енергия преминава през прозрачното покритие и загрява абсорбера на колектора. Във вградените в абсорбера тръби циркулира вода или специален флуид. Топлоносителят може да се движи гравитачно или с помощта на помпа. Слънчевите колектори,осигуряващи топлина за различни приложения ,могат да се разделят съобразно температурата , с която трябва да подават топлинна енергия .
ПРОЕКТИРАНЕТО на слънчев колектор означава да се направи опит за оптимизирането на интегрална стойност H за експлотационният му срок:
H= as G - U ( T , Ta , p ),
където as е коефицентът на слънчево поглъщане , G- слънчевият поток в равнината на абсорбера [ W*m-2 ] , Т-работна температура на абсорбера(oC ) , Ta -околна температура(oC ), U- линеен коефицент на топлинни загуби , разделен на as - коефицент на прозрачност на всяко стъклено покритие - ζ o .
Да се проектира за каквото и да е приложение , с подходящата надежност на практика е твърде сложно, и обикновенно колекторите се конструират за работа в определени температурни интервали , съответстващи на предполагаемите цели.Такива са нискотемпераатурните колектори (под 40 oC-плоски обикновенни ), среднотемпературните (под 60 oC плоски селективни ) , високотемпературните (под 200 oC вакуум-тръбни ) и свръвисокотемпературните колектори (над 200 oC вакуум-тръбни с рефлектори). Тези колектори са изброени по реда на нарастваща сложност.
Селективните ПОВЪРХНОСТИ- Селективните абсорбери , значително намаляват загубата на топлина .Принципът, на чиято основа дейсвуват те е прост - телата с различни температури излъчват енергия в различни спектри.Тези спектри се припокриват едва-едва и е трудно осъществимо , създаването на повърхност , която силно да поглъща при дължина на вълната на слънчевата светлина т.е. добър абсорбер и слабо да отразява .Действащи по този начин повърхнини се наричат селективни абсорбери , Най-разпространеното днес покритие е електролитно образуваното частично хромово покритие , върху черен никел , даващо възможност за коефициенти на слънчево поглъщане , по-високи от 0.95 , и термо излъчвателни способности , по-ниски от 0.15.Реалните с възможности на селективните повърхности се реализират при вакуумираните колектори.В един такъв колектор конвекционните загуби и загубите от топлопроводност с наличието на газ в-у поглъщата повърхност , фактически се елиминират чрез намаляване на налягането на конвекционера под една милионна част от атмосферата.Единствената загуба е излъчвателната - от абсорбера .Поради спецификата на технологията им, плоските колектори могат да работят ефективно само в периода от м. май до м. септември.Вакуум-тръбните колектори имат абсорбери, които са монтирани в стъклена тръба, от която е евакуиран въздуха и е създаден вакуум. Както при плоските колектори, слънчевата енергия загрява течността в абсорбера и се трансферира към битовата вода. ТОТАЛНИ ПРЕДИМСТВА ЗА ПРОМИШЛЕНО ПОДГРЯВАНЕ НА ТОПЛА ВОДА
Вид колектор Фактор
превръщане Термо загуби,
W/m² °C Температурен интервал, °C
Абсорбер (непокрит) 0,82 до 0,97 15% до 40% - до 40
Плосък колектор 0,66 до 0,83 10% до 20% 20 до 80
Вакуумен плосък колектор 0,81 до 0,83 2% до 4% 20 до 120
Вакуум-тръбен колектор 0,62 до 0,84 0,7% до 1.5% 50 до 120
Водохранилещен около 0,50 Около 25% 20 до 70
Въздушен колектор 0,75 to 0,90 15% до 40% 20 до 50
ОЦЕНКА НА ВАКУУМ-ТРЪБНИ СЛЪНЧЕВИ КОЛЕКТОРИ
На база нетна площ на абсорбера / цена
ВТСК-10 ХЕЛИОТЕХ
Solar Collector 490 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer ВТСК-10
Solar water heating collector model HELIOTECH
Gross area of one collector m² 1,85
Aperture area of one collector m² 1,34
Fr (tau alpha) coefficient - 0,42
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,17
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
АМК-СОЛАК
Solar Collector 780 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer AMK-Solak Systems
Solar water heating collector model OPC 15 S
Gross area of one collector m² 2,13
Aperture area of one collector m² 1,71
Fr (tau alpha) coefficient - 0,61
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,23
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
СЕЙДО
Solar Collector 960 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer Beijing Sunda Solar Energy Technology
Solar water heating collector model SUNDA SEIDO 1-8
Gross area of one collector m² 2,00
Aperture area of one collector m² 1,81
Fr (tau alpha) coefficient - 0,53
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,70
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
ДИ ДИТРИХ
Solar Collector 1054 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer De Dietrich Thermique
Solar water heating collector model Dietrisol Power
Gross area of one collector m² 1,29
Aperture area of one collector m² 0,80
Fr (tau alpha) coefficient - 0,48
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,10
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
ШОТТ
Solar Collector 860 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer Schott-Rohrglas
Solar water heating collector model ETC 16
Gross area of one collector m² 1,29
Aperture area of one collector m² 0,80
Fr (tau alpha) coefficient - 0,48
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,10
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
ТЕРМОМАКС
Solar Collector 1204 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer Thermomax
Solar water heating collector model Mazdon 20 - TMA 600S
Gross area of one collector m² 3,03
Aperture area of one collector m² 2,14
Fr (tau alpha) coefficient - 0,54
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,07
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
ВИСМАН
Solar Collector 1460 лв/м2
Collector type - Evacuated
Solar water heating collector manufacturer Viessmann
Solar water heating collector model VitoSol 300
Gross area of one collector m² 2,93
Aperture area of one collector m² 2,19
Fr (tau alpha) coefficient - 0,57
Fr UL coefficient (W/m²)/°C 1,21
Temperature coefficient for Fr UL (W/(m∙°C)²) 0,00
По нататък ,ще ОСВЕТЛИМ по въпроса публиката за различните типове конструкции на вакуумни панели и още много интересна информация , която ще се постараем да е най-обективна.И най важното ..доста примери от практиката.
