Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

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Oggi, il modo più razionale di utilizzare l’energia solare sono i collettori sottovuoto del sistema sanitario. La nostra recensione risponderà alle principali domande sulle caratteristiche del funzionamento degli impianti solari, sulla loro installazione e utilizzo per le esigenze domestiche di una casa privata.

Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

Come funziona il collettore del vuoto

Contrariamente a un collettore a schermo piatto, in cui viene riscaldato un radiatore massiccio, in cui è racchiuso uno scambiatore di calore con acqua, gli impianti solari a vuoto funzionano in modo diverso. In essi, il liquido di raffreddamento circola attraverso sottili tubi chiusi in boccette trasparenti, salendo dal basso verso l’alto sotto l’azione della convezione, che è accompagnata dal riscaldamento. Opzionalmente, il collettore del vuoto può avere le seguenti caratteristiche di progettazione:

  • Specchi il fondo della lampadina, focalizzando il flusso luminoso sul tubo.
  • La presenza di radiatori sulle camere d’aria, che contribuisce ad un più efficiente assorbimento del calore.
  • Rivestimento delle camere d’aria per uno scopo simile.
  • Uso di tubi di calore riempiti con una sostanza con un basso punto di ebollizione anziché tubi con un refrigerante.
  • Boccette riempite sotto vuoto e guscio di vetro laminato per ridurre il ritorno di calore.

Dispositivo per tubo a vuoto del collettore solareIl dispositivo del tubo a vuoto del collettore solare: 1 – ingresso del refrigerante raffreddato; 2 – scambiatore di calore (collettore); 3 – corpo dissipatore di calore; 4 – isolamento termico; 5 – condensatore del tubo di calore; 6 – uscita del liquido di raffreddamento riscaldato; 7 – tappo ermetico; 8 – fluido di lavoro; 9 – tubo di calore; 10 – piastra in alluminio (assorbitore); 11 – tubo a vuoto;

L’introduzione di tali soluzioni aumenta il costo del collettore, ma maggiore è il prezzo, maggiore è l’energia solare che l’impianto è in grado di raccogliere e inviare per il riscaldamento dell’acqua. Ciò è particolarmente importante nel clima russo, dove brevi ore di luce diurna e bassi livelli di illuminazione consentono di utilizzare solo installazioni altamente efficienti. Le prestazioni del collezionista sono determinate dai dati del suo passaporto in base alle esigenze del sistema sanitario.

Assemblaggio e installazione del collettore sul tetto

Una delle principali differenze del collettore del vuoto è che non richiede il sollevamento sul tetto e l’installazione come gruppo. L’installazione può essere eseguita in unità separate, il che facilita notevolmente il lavoro indipendente.

Il telaio di base è inizialmente assemblato. È abbastanza voluminoso, ma leggero, quindi il montaggio è più facile da eseguire a terra. L’elemento di supporto principale del telaio sono le guide laterali, che hanno un profilo quadrato o a forma di U. Nella parte superiore, le barre del tetto sono fissate al collettore, un collettore di raccolta a cui sono collegate le boccette di riscaldamento. Nella parte inferiore, i profili sono collegati da una guida distanziatrice, sulla quale è fissata una striscia con rientranze – un supporto per tubi a vuoto. Inoltre, le guide del tetto sono collegate nella parte centrale da uno o due distanziatori, che possono avere cuscinetti ammortizzanti sulla parte superiore.

Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

Agli angoli, i foulard con scanalature radiali sono fissati ai lati del telaio. Le gambe sono imbullonate a loro: lunghe dal lato del collettore e corte nella parte inferiore. A causa della possibilità di attacco inclinato ai tasselli, l’angolo di installazione può essere regolato, tuttavia, solo le viti assiali con boccole devono essere serrate immediatamente, i morsetti vengono serrati al completamento dell’installazione. Le zampe posteriori di molti collezionisti sono collegate tra loro da controventi in acciaio. Nella parte inferiore, le gambe inclinate sono avvitate alle gambe per il fissaggio al tetto.

Dopo il pre-assemblaggio, il telaio viene sollevato sul tetto e posizionato su un pendio esposto a sud. Innanzitutto, il collettore è fissato nella parte inferiore, quindi la posizione di installazione viene regolata spostando o regolando la lunghezza delle gambe posteriori. Le gambe sono fissate nella cassa attraverso la copertura del tetto, sotto i piedi sono installate guarnizioni speciali dal set di consegna. Posizionare il collettore sul tetto in modo tale che le gambe poggino sulle creste della superficie in rilievo. Se necessario, le guide intermedie sono montate sul tetto o vengono utilizzati come porta neve tubolari.

Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

Si ritiene che l’angolo di inclinazione ottimale sia uguale alla latitudine alla quale si trova il collettore, tuttavia, a seconda della stagione e delle caratteristiche del design, potrebbero esserci delle regolazioni indicate dal produttore nelle istruzioni di installazione. Su alcuni collettori, le zampe posteriori sono fissate in fessure longitudinali per la possibilità di modificare la pendenza in diversi periodi dell’anno. Inoltre, su pendii ripidi, le zampe anteriori e posteriori possono essere scambiate per mantenere l’angolo di montaggio richiesto.

Installazione dell’accumulatore di calore

Il calore assorbito dai tubi del collettore viene trasferito al sistema di alimentazione dell’acqua calda, tuttavia, il funzionamento in modalità flusso continuo è impossibile a causa della potenza istantanea insufficiente. L’acqua riscaldata viene accumulata nell’accumulatore di calore, da dove viene quindi fornita ai punti di presa dell’acqua. Esistono due opzioni per posizionare la batteria.

Collettore solare sottovuoto con serbatoioCollettore solare sottovuoto con serbatoio di accumulo

Il primo è nella parte superiore del collettore, mentre il serbatoio è combinato con il collettore e il calore dai tubi del collettore viene assorbito direttamente dall’acqua. Tale posizionamento della batteria è vantaggioso solo dal punto di vista che non deve essere installato in casa, sprecando spazio utile. Tuttavia, nonostante la presenza di isolamento termico, le perdite di calore sono piuttosto elevate, il che consente l’uso di batterie esterne solo in regioni con clima temperato. Poiché l’acqua viene utilizzata nel circuito solare, all’interno del serbatoio viene installato un elemento riscaldante, che impedisce il congelamento del refrigerante durante il tempo di inattività, oppure viene implementato un sistema di riscaldamento inverso mediante una circolazione limitata del circuito solare.

Circuito di riscaldamento solare dell'acquaSistema solare per il riscaldamento dell’acqua dal sole: 1 – fornitura di acqua fredda; 2 – scambiatore di calore; 3 – caldaia per riscaldamento indiretto (accumulatore di calore); 4 – sensore di temperatura; 5 – circuito di raffreddamento; 6 – stazione di pompaggio; 7 – controller; 8 – vaso di espansione; 9 – acqua calda; 10 – valvola a tre vie; 11 – collettore solare

Un accumulatore di calore situato all’interno della casa è in grado di trattenere il calore dell’acqua riscaldata per tutta la notte, indipendentemente dalla temperatura esterna; inoltre, il volume di acqua immagazzinata è praticamente illimitato. Di norma, a tale scopo vengono utilizzate caldaie a riscaldamento indiretto; la soluzione di glicole propilenico viene utilizzata come vettore di calore nel circuito esterno per sistemi di riscaldamento.

Posa di condotte

Una delle attività più difficili durante l’installazione di un collettore è quella di collegarlo all’impianto idraulico interno. La tubazione non deve solo essere resistente alle temperature estreme, ma deve anche avere un isolamento di alta qualità. L’opzione migliore per questi scopi è considerata come tubi PEX con un sistema di raccordi automatici, che vengono utilizzati nei sistemi di approvvigionamento di acqua calda..

Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

Idealmente, la lunghezza dei tubi dovrebbe essere minima, specialmente nella parte esterna della linea. Pertanto, è consuetudine montare i collettori nella parte più bassa della pendenza, conducendo i tubi di collegamento sotto la copertura nell’area di Mauerlat. Tale posizionamento non è sempre accettabile a causa dell’ombreggiatura del sito di installazione, che forza il collettore ad essere sollevato verso l’alto, rendendo il passaggio dei tubi attraverso il tetto utilizzando speciali ingressi di tenuta. La parte esterna delle tubazioni deve essere avvolta in un guscio isolante in poliisocianurato o gomma espansa, in grado di resistere a temperature superiori a 150 ° C. L’isolamento termico deve avere una guaina esterna resistente ai raggi UV. Le parti interne della linea devono inoltre avere un isolamento termico..

Reggette e dispositivi aggiuntivi

La sfida tecnica più interessante quando si installa un collettore solare è di collegarlo con altri sistemi idraulici e garantire il corretto funzionamento, risolvendo nel contempo una serie di malattie infantili dell’impianto solare. Il collegamento è più semplice quando la batteria è posizionata esternamente: viene fornita acqua fredda al tubo di diramazione inferiore, l’acqua calda viene prelevata dal tubo di diramazione superiore, il liquido viene spostato sotto la pressione di esercizio del sistema di approvvigionamento idrico.

Il collegamento dell’accumulatore interno al collettore del collettore viene eseguito da due tubi paralleli, mentre una pompa di circolazione con un rotore bagnato e uno speciale circuito idraulico per sistemi solari è installata nella fessura fredda. Il passaporto della pompa deve prevedere la possibilità di lavorare in sistemi con glicole propilenico.

Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

Uno dei principali problemi che sorgono durante il funzionamento di un collettore solare è la stagnazione, quando la temperatura in entrambi i circuiti raggiunge un massimo pratico e il liquido di raffreddamento inizia a bollire nel collettore o nei tubi del collettore stesso. Questo fenomeno si osserva principalmente diverse ore prima di mezzogiorno a causa del fatto che, durante il periodo di riscaldamento più attivo, l’acqua nella batteria non ha avuto il tempo di raffreddarsi completamente. La soluzione più primitiva al problema è attivare la circolazione attiva alcune ore prima delle ore diurne per raffreddare completamente la batteria, il che non risolve completamente il problema e non è anche abbastanza conveniente per i residenti.

Un’opzione alternativa è quella di attivare il circuito aggiuntivo in caso di surriscaldamento. Questa soluzione è realizzata installando una coppia di valvole a tre vie con servoazionamenti nel punto di connessione al collettore, collegati da un tubo lungo 3-4 metri. Quando viene raggiunta la temperatura massima nel circuito primario, il controller apre i rubinetti, a causa dei quali la linea viene allungata e si verifica un ulteriore raffreddamento del liquido di raffreddamento che entra nel collettore.

Collettore solare sotto vuoto: installazione, collegamento, funzionamento

Un’altra opzione più razionale è quella di collegare l’accumulatore di calore al sistema di riscaldamento. Quando si verifica un ristagno, l’unità di riscaldamento principale si arresta e parte dell’acqua dal flusso di ritorno viene inviata al terzo scambiatore di calore della caldaia di riscaldamento indiretto, raffreddandone il contenuto. Strutturalmente, tale soluzione è più complicata e, inoltre, più costosa da implementare, ma allo stesso tempo molto più redditizia dal punto di vista dell’efficienza energetica. Tutti i metodi descritti non funzionano bene durante la stagione calda, pertanto il collettore può essere protetto solo dal surriscaldamento mediante ombreggiatura artificiale..

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