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Maximizar o uso de fontes alternativas de energia na vida cotidiana é uma tarefa fundamental na qual as mentes de engenharia estão constantemente trabalhando. E nesse assunto eles alcançaram resultados significativos, introduzindo regularmente todos os novos dispositivos que possibilitam organizar uma existência confortável, sujeita a uma redução significativa no consumo de eletricidade tradicional. Um desses desenvolvimentos interessantes é o coletor solar a vácuo. A familiarização com o dispositivo e o princípio de operação do equipamento ajudará a conhecer melhor suas vantagens e determinar o objetivo na vida cotidiana.
Nomeação e design do dispositivo ↑
O design dos coletores solares é muito diferente. Podem ser aquecedores planos ou a vácuo, além de equipamentos onde o ar é usado como transportador de calor em vez de água. Vamos nos concentrar na modificação do vácuo em detalhes, pois é esse tipo de coletor solar que possui alta eficiência e uma série de outras vantagens indiscutíveis.
O objetivo do coletor de vácuo, cujo trabalho é baseado na conversão da radiação solar em energia térmica, possui uma ampla faixa variacional. A maior demanda é observada quando é necessário aquecer a água em volumes significativos. Um passo abaixo é o objetivo de organizar o aquecimento do ambiente instalando equipamentos solares na forma de um coletor de vácuo. Ele pode aquecer a água na piscina ou fornecer um piso quente na estação fria. Um aspecto importante da operação do coletor solar é a segurança e o respeito ao meio ambiente..
A principal diferença entre aquecedores a vácuo e outros designs de coletores solares é a presença de tubos de vidro fixos no painel da base. Como material, é utilizado o vidro borossilicato, caracterizado por maior resistência e preservação das propriedades ópticas por um longo período. Para o revestimento, é usada uma substância especial, que fornece a atração da luz solar. Um produto menor está localizado dentro do tubo maior, o espaço entre eles é preenchido com vácuo.
No fundo do tubo, há um líquido especial, que sob a influência da energia solar é convertido em vapor e sobe, garantindo assim um aquecimento uniforme da água no coletor de vácuo. O dispositivo do equipamento é mostrado no diagrama abaixo:
Princípio de trabalho ↑
A presença no design do compartimento a vácuo garante a operação do coletor solar segundo o princípio de uma garrafa térmica. Os elementos básicos do equipamento incluem principalmente as seguintes partes:
- colecionador;
- um acumulador de calor, um tanque de água geralmente atua em seu papel;
- circuito trocador de calor;
- sensores de temperatura;
- receptor.
Analisaremos as funções de cada parte em detalhes. O receptor é feito de cobre isolado com um método de poliuretano. Proteção adicional é fornecida por revestimento de alumínio anodizado. Através dele, a energia térmica é fornecida. Se um mau funcionamento for detectado no receptor, o procedimento de substituição ocorre sem problemas, não é necessário drenar o líquido do trocador de calor.
No final dos tubos de vácuo do coletor solar e na parte traseira do dispositivo de aquecimento, sensores de temperatura são instalados. Com base em seus indicadores, a bomba de circulação é operada.
O princípio de operação do aquecedor solar é o seguinte:
- Um líquido não congelante atua como um líquido de refrigeração que, passando pela zona superior do equipamento, absorve a energia térmica gerada por pontas especiais feitas de ligas de cobre.
- Como resultado da aplicação do mecanismo de bobina no acionamento do coletor solar a vácuo, o líquido é aquecido.
- A transferência de calor em ciclo fechado é realizada até que o grau do líquido seja superior à temperatura da água no tanque de armazenamento.
Os fatores que determinam o período de operação desse sistema são os indicadores de temperatura da atmosfera e a duração do horário de verão..
As lojas de vácuo que usam a energia da luz solar são fornecidas diretamente e indiretamente. A primeira opção dos coletores de vácuo é caracterizada pelo uso de água como refrigerante, por isso é referido como equipamento sazonal alimentado por energia solar. No segundo caso, é possível a operação durante todo o ano.
Recursos de instalação ↑
O cumprimento das recomendações para a instalação de um coletor de vácuo é a chave para a operação altamente eficiente do aquecedor solar. O local correto fornece aquecimento do líquido na estação fria em 50-60%, para o período de verão esse valor é de 100%.
Para esses fins, tubulações de aço galvanizado ou polímero não são adequadas. Aço inoxidável ou cobre é o material ideal. Então, no que você deve prestar atenção:
- Quando montado no teto das estruturas, o ângulo de inclinação do coletor de vácuo em relação ao horizonte é igual à latitude geográfica da área.
- A colocação nos espaços abertos de um aquecedor solar deve ser realizada perto de edifícios que consomem calor.
- Os fatores de sombreamento devem ser excluídos.
- Os coletores solares atingem a máxima eficiência quando o ângulo de incidência dos raios solares é de 90sobre.
No entanto, é difícil alcançar essa condição devido ao movimento constante do aquecedor a vácuo em relação à luz solar. A solução ideal para esse problema é instalar um coletor móvel que mantenha o ângulo de inclinação necessário, graças à função de rotação atrás do sol. Mas o custo de tais equipamentos é proibitivamente alto, portanto, é muito mais lucrativo operar coletores de vácuo mais simples em termos técnicos.
Ao escolher um ângulo de inclinação, eles são guiados pelo objetivo principal do aquecedor solar, enquanto a direção para o sul é selecionada. O desvio máximo não deve exceder 30sobre. Nas regiões do norte, a instalação do coletor de vácuo é realizada quase verticalmente. Esses dispositivos são eficazes no inverno, pois usam a luz refletida na cobertura de neve. Às vezes, coletores solares são fixados nas paredes das casas, recebendo os seguintes benefícios:
- facilidade de manutenção;
- menor acúmulo de poeira, consequentemente um cuidado mais fácil;
- o risco de danos durante o granizo é minimizado;
- baixa fixação do coletor de vácuo em relação ao tanque com o fluido aquecido aumenta a velocidade da convecção, a necessidade de um sistema ativo desaparece.
- coletor solar montado na parede do tipo vácuo reduz a perda de calor na sala, reduzindo a necessidade de energia adicional para aquecimento.
Vantagens dos coletores de vácuo ↑
A operação ininterrupta do equipamento de vácuo solar é garantida por dispositivos isolados. Isso permite que todo o sistema funcione em temperaturas de até -40sobreC. Nesse caso, o dispositivo com o tanque de armazenamento está localizado separadamente, conectando-se à parte principal do coletor de vácuo usando produtos de metal laminado.
A operação automatizada dos dispositivos indiretos do coletor de vácuo é fornecida pelos controladores; a bomba fornece circulação de fluido ininterrupta no sistema. Entre as vantagens dos coletores solares do tipo vácuo, estão os seguintes itens:
- alta eficiência em tempo nublado ou temperaturas abaixo de zero;
- a instalação do projeto de equipamentos a vácuo não requer habilidades especiais;
- resistência do aquecedor solar a influências ambientais negativas;
- longo período de operação.
O único ônus pode ser o alto custo de um aquecedor solar, mas, devido à longa vida útil, o investimento será recompensado no futuro próximo, proporcionando uma economia significativa nos custos de energia.
