さまざまな種類のチューブの有効性
取り付けられているチューブのタイプに応じた真空マニホールドの効率評価：
- U字型（U型）;
- ツイン同軸;
- フェザー;
- 同軸（ヒートパイプ）;
- 熱サイフォン（オープン）。
パフォーマンスは設計上の特徴、使用される材料の特性、および設計ソリューションに依存するため、この評価は一般にさまざまなシステムを特徴づけます。次の要因が真空マニホールドの効率レベルに影響を与えます。
- 吸収体の吸収係数と放射率係数。
- システム内の最大使用圧力。
- 接合部の材料の品質と熱伝導率。
- ガラス壁の内周に沿った金属吸収体の存在と特性。
- 機械的応力に対するガラスの耐性;
- 設計上の特徴-壁の厚さ、金属の品質など。
重要！
真空管やコレクターの多くのメーカーは、その性能を過大評価しています。取得できる実際の熱量は多くの要因に依存するため、個別に計算する必要があります。
総論
上記のすべては、高価で高品質の太陽集熱器に当てはまります。一方、ロシア市場には、さまざまなメーカーの多数のシステムが登場しています。太陽集熱器とは何ですか？何を選ぶのが良いですか？期待に騙されないように、そして正しい選択肢を選ぶにはどうすればよいでしょうか？
フラットソーラーコレクター：
フラットソーラーコレクターは、ヨーロッパ、ロシア、中国です。寸法は異なる場合があり、電力はコレクター領域によって標準として推定されます。
1.ヨーロッパ人。通常はドイツから発送されますが、イタリアやその他のヨーロッパ諸国から発送されることはめったにありません。コレクターのほとんどすべてのメーカーは、高品質の技量と平板コレクターのための可能な限り最高の効率を持っています。価格が高いです。
2.ロシア語。品質はメーカーによって異なります。最高のサンプルはまだヨーロッパのモデルより劣っています。最悪のものは安い中国のオプションに匹敵します。効率も異なります。インストールする前に、このタイプのコレクターに関するフィードバックを求め、プロジェクトへの適用性を評価することをお勧めします。価格は平均です。
3.中国語。品質はメーカーによって異なります。有名企業からの最高のサンプルはヨーロッパのモデルより劣っていて、ロシアのモデルに匹敵します。ブランドのない安価な平板コレクターがあります-水加熱システムでそれらを使用することは可能ですが、品質は通常低く、効率も低くなります。価格は安いです。
真空太陽集熱器：
真空太陽集熱器はほとんど中国から供給されており、ロシアでは生産されていません。ヨーロッパでは、それらは比較的少量で生産されていますが、実際にはロシアには供給されていません。
1.加熱管付き。最も一般的なタイプの真空コレクター。ガラス真空管の内部には、冷却剤にエネルギーを伝達する特殊な銅管があります。品質は、中国の最高の工場での非常に高いものから、小規模な手工芸品産業での非常に低いものまでさまざまです。高品質のコレクターは、特殊な選択的ナノコーティングによる高いガラス強度と太陽エネルギー吸収レベルの向上が特徴です。低品質のチューブはもろく、熱吸収が不十分です。高品質と低品質を視覚的に区別することは難しいため、有名なブランドに焦点を当てる必要があります。中国最大の真空マニホールドメーカーはHiminSolarで、その製品は最高品質です。
2.U字管付き。これらのコレクターでは、太陽エネルギーは各ガラス球の内部にあるミニ銅回路（U字管）を介して送信されます。加熱管と比較して、これは効率の10-15％の増加をもたらします。このようなコレクターの製造はより技術的に進んでいるため、通常、これらは有名な企業によって製造された高品質のソーラーコレクターであり、その最大のものはHiminSolarです。
主な推奨事項
お湯だけが必要な場合は、フラットソーラーコレクターと真空ソーラーコレクターの両方を選択できます。真空マニホールドは、冬と曇りの天候でのみ効率が高くなります。
ロシアの気候での暖房には、真空コレクターのみを使用する必要があります。
魔法は起こらないことを忘れないでください。コレクターの種類に関係なく、曇りが長引く場合は追加のエネルギー源が必要になります。
そして最も重要なことは、疑わしい生産と未知の品質の製品を購入しないでください。有名なブランドだけを信頼してください。
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どのような種類の太陽集熱器が存在しますか
このようなシステムには、フラットと真空の2つのタイプがあります。しかし、本質的に、それらの動作原理は似ています。彼らは水を加熱するために太陽の熱を使用します。それらはデバイスのみが異なります。これらのタイプの太陽系の動作原理をより詳細に見てみましょう。
平らな
これは、最も単純で最も安価なタイプのコレクターです。それは次のように機能します：銅管は金属ケースに配置され、熱を吸収するために高効率のフェザーアブソーバーで内部処理されています。クーラント（水または不凍液）がそれらを循環し、熱を吸収します。さらに、このクーラントは貯蔵タンク内の熱交換器を通過し、そこで熱を直接水に伝達して、たとえば家の暖房に使用できるようにします。
システムの上部は高強度ガラスで覆われています。ケースの他のすべての側面は、熱損失を減らすために断熱材で断熱されています。
| 利点 | 欠陥 |
| 低コストのパネル | 低効率、真空より約20％低い |
| シンプルなデザイン | 体全体の大量の熱損失 |
その製造の容易さのために、そのようなシステムはしばしば彼ら自身の手でさえ作られます。あなたは建設店で必要な材料を買うことができます。
真空
これらのシステムの動作は少し異なります。これは、その設計によるものです。パネルはダブルチューブで構成されています。アウターチューブは保護的な役割を果たします。それらは高強度ガラスでできています。インナーチューブは直径が小さく、太陽熱を蓄積する吸収体で覆われています。
さらに、この熱は銅製のストリッパーまたはロッドによって熱に伝達されます（これらにはいくつかのタイプがあり、効率が異なります。後で検討します）。ヒートリムーバーは、ヒートキャリアの助けを借りて蓄熱タンクに熱を伝達します。
チューブ間に真空があり、熱損失をゼロに減らし、システムの効率を高めます。
| 利点 | 欠陥 |
| 高効率 | フラットに比べて高い価格 |
| 最小の熱損失 | チューブ自体を修理することは不可能 |
| 修理が簡単で、チューブは一度に1つずつ交換できます | |
| 種の大規模な選択 |
熱除去要素（吸収体）の種類、5つのうち
- ダイレクトフローサーマルチャネルを備えたフェザーアブソーバー。
- ヒートパイプ付きフェザーアブソーバー。
- 同軸バルブとリフレクターを備えたU字型のダイレクトフロー真空マニホールド。
- 同軸フラスコとヒートパイプ「ヒートパイプ」を備えたシステム。
- 5番目のシステムはフラットコレクターです。
さまざまな吸収体の効率を見て、平板コレクターと比較してみましょう。パネルの1m2について計算が行われます。
この式は次の値を使用します。
- ηはコレクターの効率であり、計算します。
- η₀-光学効率;
- k₁-熱損失係数W/（m²K）;
- k²-熱損失係数W/（m²K²）;
- ∆Tは、コレクターと空気Kの間の温度差です。
- Eは日射の総強度です。
この式を使用して、上記のデータを使用して、自分で計算を行うことができます。
簡単に言えば、効率は、銅製ヒートシンクが吸収する熱量とシステム内の熱損失量に依存します。
フローヒーターまたは熱サイフォンを備えたシステム
それらの構造に応じて、それらはフラットと真空の両方にすることができます。同じ動作原理が使用されます。ただし、技術的なデバイスには1つの大きな違いがあります。
このシステムは、追加のバックアップ貯蔵タンクとポンプグループなしで動作できます。
動作原理は以下のとおりです。加熱されたクーラントは、システムの上部にあるベースタンクに蓄積されます。ベースタンクは通常300リットルです。コイルがそれを通過し、家の配管システム自体の圧力から水が循環します。それはウォームアップして消費者に行きます。
| 利点 | 欠陥 |
| 設備の一部がないため低コスト。 | 冬季および夜間のシステム効率が低い |
| システムには必要なものがすべて装備されているため、設置が簡単で、最小限の労力で済みます。 |
バキュームコレクターの種類
さまざまなタイプの太陽集熱器には、さまざまなサイズの真空管が含まれています。チューブが大きく、太いほど、コレクターはより多くのエネルギーを供給します。チューブの長さは少なくとも1メートル、最大長は2メートル以上です。直径58mm未満のチューブは効率が悪いため、歓迎されません。
給湯器は時々掃除する必要がありますが、これを行う方法は、給湯器から水を排水する記事を読んでください。 Termex貯湯器については、こちらのレビューをご覧ください。
ヒートパイプも異なります：
- ガラス管に入っている銅管は熱くなります。熱は冷却剤によって蒸発し、チューブの上部に上昇して凝縮します。
- Uチューブを備えたシステムでは、チューブの下部を通過する冷却剤が加熱され、上部をすばやく通過します。これは閉回路システムです。加速された熱伝達を特徴とし、標準システムよりも15〜20％効率的です。
ソーラーヒーターの動作原理
自家製の太陽系の製造に着手する前に、工場で作られた太陽集熱器（空気と水）の設計を研究する価値があります。前者は直接暖房に使用され、後者は給湯器または不凍液-不凍液として使用されます。
ソーラーシステムの主な要素は、3つのバージョンで提供されるソーラーコレクター自体です。
- フラット給湯器。それは、下から絶縁された密封された箱です。内部には、銅コイルが固定された金属板製の放熱器（吸収体）があります。上から要素は強いガラスで閉じられます。
- 空気加熱マニホールドの設計は以前のバージョンと同様ですが、冷却剤ではなく、ファンによってポンプで送られる空気のみがチューブを循環します。
- 管状真空コレクターの装置は、フラットモデルとは根本的に異なります。この装置は、銅管が配置されている耐久性のあるガラス製フラスコで構成されています。それらの端は2つのラインに接続されています-供給と戻り、空気はフラスコからポンプで排出されます。
添加。別のタイプの真空給湯器があり、ガラスフラスコはしっかりと密閉され、低温で蒸発する特殊な物質で満たされています。蒸発中、ガスは水に伝達された大量の熱を吸収します。写真のように、熱交換の過程で、物質は再び凝縮し、フラスコの底に流れます。
直接加熱された真空管（左）と液体の蒸発/凝縮を動力源とするフラスコの装置
リストされているタイプのコレクターは、太陽放射の熱を直接伝達する原理（そうでない場合は日射量）を使用して、流れる液体または空気に変換します。フラット給湯器は次のように機能します。
- 循環ポンプによって汲み上げられた水または不凍液は、0.3〜0.8 m / sの速度で銅製の熱交換器を通過します（ただし、屋外シャワーの重力モデルもあります）。
- 太陽光線が吸収シートとそれにしっかりと接続されたコイルチューブを加熱します。流れるクーラントの温度は、季節、時間帯、街の天候に応じて15〜80度上昇します。
- 熱損失を排除するために、本体の底面と側面はポリウレタンフォームまたは押出ポリスチレンフォームで断熱されています。
- 透明なトップガラスは3つの機能を果たします：それは吸収体の選択的なコーティングを保護し、それは風がコイルに吹き付けられないようにし、そしてそれは熱を保持する気密層を作ります。
- 高温のクーラントは、貯蔵タンクの熱交換器（バッファータンクまたは間接加熱ボイラー）に入ります。
装置回路内の水温は季節や日によって変動するため、太陽集熱器を直接暖房や家庭用温水に使用することはできません。太陽から受け取ったエネルギーは、タンクのコイルであるアキュムレータ（ボイラー）を介して主冷却材に伝達されます。
各フラスコの真空と内部反射壁により、管状装置の効率が向上します。太陽光線は空気のない層を自由に通過し、不凍液で銅管を加熱しますが、熱は真空に打ち勝って外に出ることができないため、損失は最小限に抑えられます。放射の別の部分は反射板に入り、喫水線に集中します。メーカーによると、設置効率は80％に達します。
タンク内の水が適切な温度に加熱されると、太陽熱交換器は三方弁を使用してプールに切り替わります
管状のソーラーヒーター
暖房システムでは、主要なタスクの1つは、熱の安全性を確保し、その損失を防ぐことです。このため、熱エネルギーの放散を防ぐためにさまざまなヒーターやメディアが使用されています。最も効果的な断熱材は真空です。この原理は、管状または真空太陽集熱器とも呼ばれるもので使用されます。しかし、真空太陽集熱器は4つの変更が可能です。彼らは異なるタイプのガラス管と異なる熱チャネルを持っています。
これは管状の太陽光発電所がどのように見えるかです
チューブタイプ
現在、主に同軸（パイプインチューブ）またはフェザーチューブの2種類のチューブが使用されています。同軸管の構造は魔法瓶に似ています。2つのフラスコが一方の端で密閉されてはんだ付けされており、壁の間には希薄な空間、つまり真空があります。吸収層が2番目のフラスコの壁に適用されます。太陽光線を熱エネルギーに変換します。フラスコの内壁が熱くなり、フラスコ内の空気が熱くなり、そこから冷却剤が加熱され、熱チャネルを循環します。複雑な熱伝達システムのため、このようなチューブを備えたヒーターはあまり効率が高くありません。しかし、それらはより頻繁に使用されます。厳しい霜の中でもいつでも作業でき、（真空による）熱損失が少ないため、効率が向上します。
同軸管
フェザーチューブは1つのフラスコですが、壁が厚くなっています。熱チャネルが内部に挿入され、熱伝達を改善するために、吸収性材料の平らなまたはわずかに曲がりくねったプレートが提供されます。次に、チューブを排気します。このタイプは効率が高くなりますが、同軸タイプよりもはるかにコストがかかります。さらに、チューブが故障した場合の交換はより困難です。
フェザーチューブ-フェザーに似たプレートの内側
サーマルチャネルの種類
現在、2種類の熱チャネルが一般的です。
- ヒートパイプ
- Uタイプまたはストレートスルーチャネル。
ヒートパイプ熱チャネルの操作スキーム
ヒートパイプシステムは、一端に大きな先端がある中空のチューブです。このチップは、熱放散の良い材料（ほとんどの場合銅）でできています。チップは単一のバス（マニホールド（マニホールド））に接続されています。それらの熱は、マニホールド内を循環するクーラントによって奪われます。さらに、クーラントの循環は、1つまたは2つのパイプを介して組織化することができます。
チューブの中には軽く沸騰する物質があります。温度が低い限り、熱チャネルの底で液体状態になります。熱くなると沸騰し始め、物質の一部が気体状態になり、上昇します。加熱されたガスは、巨大な先端の金属に熱を放出し、冷却され、液体状態に変わり、壁を流れ落ちます。その後、再び加熱されます。
貫流チャネルを備えた管状コレクターでは、より一般的な熱交換スキームが使用されます。冷却剤が通過するU字型のチューブがあります。それを通過すると、それは熱くなります。
U型熱交換器は最高の性能を発揮しますが、主な欠点は、システムの不可分な部分であるということです。また、ソーラーパネルの1つのチューブが損傷した場合は、完全に交換する必要があります。
ヒートパイプタイプの熱交換器は効率が低くなりますが、システムがモジュール式であり、損傷したチューブは非常に簡単に交換できるため、より頻繁に使用されます。 1つだけが多様体から出て、もう1つがその場所に置かれます。あなたはこれがどのように起こるかをビデオで見ることができます。奇妙なことに、これが太陽集熱器用の真空管の組み立て方法です。そして、ここに矛盾はありません。同軸フラスコは単純に使用され、真空はその壁の間にあり、熱チャネルの周りにはありません。
別のタイプの太陽管状コレクターは、直接加熱設備です。それらは「ウェットパイプ」とも呼ばれます。この設計では、水は2つのフラスコ間を循環し、壁から加熱されてから貯水池に入ります。これらのプラントはシンプルで安価ですが、高圧または負の温度で動作することはできません（水が凍結してフラスコを壊します）。このオプションは暖房には適していません。暖かい季節に水を暖房するために使用できます。
エアマニホールドの組み立て方法
自分の手でソーラーシステムを組み立てる場合は、最初に必要なすべての工具を手入れしてください。
作業に必要なもの
1.ドライバー。
2.調整可能なパイプおよびソケットレンチ。
ソケットレンチセット
3.プラスチックパイプの溶接。
プラスチックパイプの溶接
4.穿孔器。
穴あけ器
組立技術
組み立てには、少なくとも1人の助手を取得することが望ましい。プロセス自体はいくつかの段階に分けることができます。
第一段階。まず、フレームを、できれば設置する場所ですぐに組み立てます。最適なオプションは、構造のすべての詳細を個別に転送できる屋根です。フレームを取り付ける手順は、特定のモデルによって異なり、説明書に記載されています。
第二段階。フレームを屋根にしっかりと固定します。屋根がスレートの場合は、被覆梁と太いネジを使用します。コンクリートの場合は、通常のアンカーを使用します。
通常、フレームは平らな面（最大20度の傾斜）に取り付けるように設計されています。フレームの取り付けポイントを屋根の表面にシールします。そうしないと、漏れが発生します。
第三段階。重くて寸法のある貯蔵タンクを屋根に持ち上げなければならないので、おそらく最も難しいでしょう。特別な機器を使用できない場合は、タンクを厚い布で包み（損傷を防ぐため）、ケーブルで持ち上げます。次に、タンクをフレームにネジで取り付けます。
第4段階。次に、補助ノードをマウントする必要があります。これには次のものが含まれます。
- 発熱体;
- 温度センサー;
- 自動エアダクト。
各部品を特殊な軟化ガスケットに取り付けます（これらも含まれています）。
第5段階。配管を持ってきてください。これを行うには、95°Cの熱に耐えることができる限り、任意の材料で作られたパイプを使用できます。さらに、パイプは低温に耐える必要があります。この観点から、ポリプロピレンが最適です。
第6段階。給水接続後、貯蔵タンクに水を入れ、漏れがないか確認してください。パイプラインに漏れがないかどうかを確認します。満タンのタンクを数時間放置してから、すべてを注意深く検査し、必要に応じて問題を修正します。
第7ステージ。すべての接続の気密性が正常であることを確認した後、発熱体の取り付けに進みます。これを行うには、銅管をアルミニウムシートで包み、ガラス真空管に入れます。ガラスフラスコの底に保持カップとゴム長靴を置きます。チューブのもう一方の端にある銅の先端を真ちゅう製のコンデンサーに完全に挿入します。
カップロックをブラケットにスナップするだけです。残りのチューブも同じように取り付けます。
第8ステージ。構造物に取り付けブロックを取り付け、220ボルトの電力を供給します。次に、3つの補助ノードをこのブロックに接続します（作業の第4段階でそれらをインストールしました）。取り付けブロックは防水性がありますが、バイザーまたはその他の大気中の降水からの保護で覆うようにしてください。次に、コントローラーをユニットに接続します。これにより、システムの動作を監視および調整できます。コントローラを都合の良い場所に設置してください。
これで真空マニホールドの取り付けは完了です。コントローラに必要なすべてのパラメータを入力し、システムを起動します。
システムの停滞
発生した熱の過剰に関連する問題についてもう少し話しましょう。それで、あなたがあなたの家の暖房システムに完全に熱を供給することができる十分に強力な太陽集熱器を設置したと仮定してください。しかし、夏が来て、暖房の必要性はなくなりました。電気ボイラーの電源を切ることができ、ガスボイラーの燃料供給を切ることができれば、太陽に電力が供給されなくなります。暑くなりすぎたときに「電源を切る」ことはできません。
システムの停滞は、太陽集熱器の主要な潜在的な問題の1つです。コレクター回路から十分な熱が奪われないと、クーラントが過熱します。ある瞬間、後者は沸騰する可能性があり、それは回路に沿ったその循環の終了につながります。クーラントが冷えて凝縮すると、システムは動作を再開します。ただし、すべてのタイプのクーラントが液体状態から気体状態への遷移、およびその逆の遷移を容易に許容できるわけではありません。一部は、過熱の結果として、ゼリー状の粘稠度を獲得し、回路のそれ以上の操作を不可能にします。
コレクターによって生成された熱の安定した除去のみが停滞を回避するのに役立ちます。機器の電力の計算が正しく行われていれば、問題が発生する可能性はほとんどありません。
ただし、この場合でも不可抗力の発生を排除するものではありませんので、事前に過熱防止の方法を予見しておく必要があります。
1.お湯を溜めるための予備タンクの設置。給湯システムのメインタンク内の水が設定された最大値に達し、太陽集熱器が熱を供給し続けると、自動的に切り替えが行われ、予備タンク内の水がすでに加熱され始めます。作成された温水の供給は、後で曇りの天候で家庭のニーズに使用できます。
2.プールの温水
スイミングプール（屋内または屋外）のある家の所有者は、余分な熱エネルギーを取り除く絶好の機会があります。プールの容量は、家庭用ストレージの容量よりも比類のない大きさです。つまり、プール内の水はそれほど熱くならず、熱を吸収できなくなります。
3.お湯を排出します。余計な熱を有効に使うことができない場合は、温水の貯蔵タンクから下水道に温水を少しずつ排出するだけです。タンクに入る冷水は全体の温度を下げ、回路から熱を取り除き続けることができます。
4.ファン付きの外部熱交換器。太陽集熱器の容量が大きい場合、余剰熱も非常に大きくなる可能性があります。この場合、システムには冷媒で満たされた追加の回路が装備されています。この追加の回路は、ファンを備えた熱交換器によってシステムに接続され、建物の外に設置されています。過熱のリスクがある場合、過剰な熱は追加の回路に入り、熱交換器を介して空気中に「投げ込まれ」ます。
5.地面への熱の放出。太陽集熱器に加えて、家に地中熱ヒートポンプがある場合、余剰熱を井戸に送ることができます。同時に、2つの問題を同時に解決します。1つはコレクター回路を過熱から保護し、もう1つは冬の間に枯渇した土壌の蓄熱を回復することです。
6.直射日光からの太陽集熱器の隔離。技術的な観点から、この方法は最も簡単な方法の1つです。もちろん、屋根に登ってコレクターを手動で吊るす価値はありません-それは難しくて安全ではありません。ローラーシャッターのような遠隔操作のバリアを設置する方がはるかに合理的です。ダンパーコントロールユニットをコントローラーに接続することもできます。回路内の温度が危険なほど上昇すると、コレクターは自動的に閉じます。
7.クーラントを排出します。この方法は基本的なものと見なすことができますが、同時に非常に簡単です。過熱のリスクがある場合、クーラントはポンプによってシステム回路に統合された特別なコンテナに排出されます。状態が再び良好になると、ポンプは冷却液を回路に戻し、コレクターが復元されます。
追加の運用コスト
これを使用することは、冬の土や雪の定期的な清掃以外の手入れやメンテナンスを意味するものではありません（それ自体が溶けない場合）。ただし、関連する費用がいくつかあります。
修理、保証期間中に変更できるものはすべて、メーカーは問題なく交換できます。正規販売店を購入し、保証書を用意することが重要です。
電気、それはポンプとコントローラーにかなり費やされます。最初のものについては、300 Wで1枚のソーラーパネルしか設置できず、それで十分です（バッテリーシステムがなくても）。
コイルのフラッシングは、5〜7年に1回行う必要があります
それはすべて水質に依存します（それが熱媒体として使用される場合）。
結果
結論として、コレクターの可能な設計は銅コイルの使用によって制限されることに注意したいと思います。さまざまな方法があります。たとえば、吸収要素としてビール缶やその他のブリキ瓶を使用して、完全に効率的で機能するコレクターを組み立てることができます。多くのオプションがあります。これを行うには、問題を調査し、必要な数のビール缶またはブリキ瓶を収集するだけの価値があります。次に、それらを1つのデザインに組み立てます。主なことは、あなたが収集することに決めたとしても ビールコレクター 缶やボトルは、すべての太陽集熱器が同じ原理で動作することを忘れないでください。パイプと缶の接続部の接合部のはんだ付けを定性的に行い、設計に適切な真空条件を作成すれば成功します。大胆にビジネスに取り掛かる。その結果、完全に無料で自律的な温水源を受け取るだけではありません。また、今日のグローバル化した世界で再生可能エネルギーのシェアを増やすことに貢献したことを知ることで、大きな心理的満足を得ることができます。日射に対応するデバイスを作成することで、電気とガスの両方の中央供給システムからの独立性を高めることができます。家庭用のお湯を用意します。幸運を。
ソーラーコレクター
