Слънчевите (или също Соларни) колектори са вече добре познати на пазара и намират широко приложение в осигуряването на БГВ за отделни домакинства или в многофамилни сгради. Най-общо, слънчевите колектори се делят на Плоски и Вакуумно-тръбни. Вакуумно-тръбните от своя страна могат да бъдат със „сухи“ тръби и „мокри“ тръби – т.е. топлопреносният флуид може да запълва самата стъклена тръба или да тече през друга, метална тръба, разположена във вътрешността на стъклената. Колекторите с „мокри“ тръби се използват само в термосифонни системи без налягане, защото стъклените тръби нямат устойчивост на положително налягане от вътрешната им страна.
От слънчевите колектори със „сухи“ тръби, най-разпространени са Heat Pipe (топлинна тръба) и U-pipe (U-тръба). При тези с топлинна тръба, процесът е следния – при загряване на долния край на топлинната тръба, затворената в нея течност с ниска температура на изпарение се изпарява към горния край на топлинната тръба, където кондензира в така-наречения кондензатор и отдава топлина. Кондензатът се стича обратно в дъното на топлинната тръба и процесът се повтаря отново. Недостатък на топлинните тръби е малката контактна повърхност, която да служи като топлообменник между кондензаторите на топлинните тръби и топлопреносния флуид, течащ през колектора. В резултат, често се стига до прегряване на топлопреносния флуид, образуване на пара, драстично покачване на налягането в слънчевата система, изпускане на топлопреносен флуид, което означава че след това той трябва да бъде допълнен, което от своя страна повишава разходите за обслужване на системата и влошава възвращаемостта от нея. Друг сериозен недостатък на системата „Топлинна тръба“ е фактът, че топлината, произведена от колектора, се предава към топлопреносния флуид през повърхността на кондензатора и повърхността на съответния „джоб“ в който кондензаторът е монтиран. Тези две повърхности трябва, в същото време, да останат свободно движещи се една спрямо друга, за да може да бъдат компенсирани различните температурни разширения (защото дори и да са от един и същи материал, те са с различни температури). Това драстично влошава ефективността на слънчевия колектор като цяло, особено след 2-3 години експлоатация.
Слънчевите колектори от тип U-pipe функционират по следния начин – топлопреносният флуид тече по тънка (най-често медна) абсорберна тръба, която влиза в стъклената тръба, стига почти до дъното и, след което прави обратен завой (във формата на буквата U) и се връща обратно до изхода на стъклената тръба. По този начин се осигурява много по-голяма топлообменна площ между горещия въздух в стъклената тръба и топлопреносния флуид. Това спомага за избягване на прегряването, което споменахме при Heat-pipe колекторите. Също така, при този тип колектори няма проблем с ефективността при предаване на топлината, но, за съжаление, се появява нов проблем.
Понякога се налага слънчевите системи да останат в стагнация за определено време (няколко дни няма потребление на топла вода от бойлера, циркулационната помпа е останала без захранване или дори по време на монтажа, когато колекторът стои на слънце а системата все още не е завършена). След този период на стагнация, рязкото охлаждане на колектора от тип U-pipe води до следното – студен топлопреносен флуид започва да постъпва в първата половина на U-тръбата и я охлажда, което естествено води и до нейното скъсяване. В същото време, другата половина остава по-дълга, а краищата на U-тръбата са неподвижно запоени. Няма как да бъде компенсирана разликата в дължините, освен по единствения възможен начин – цялата U-тръба се огъва на дъга, при което се стига до счупване на стъклената тръба. За да се избегне този проблем се изисква 100-процентово обезпечаване на циркулацията през колектора във всеки един момент, когато има слънцегреене – това означава сериозни допълнителни разходи и съответно влошаване на възвращаемостта от инвестицията.
За да обобщим, слънчевите колектори Heat-pipe имат два сериозни недостатъка, които са преодолени при U-pipe, но там се появява нов такъв. За да комбинираме добрите черти на двата типа слънчеви колектори и да постигнем едновременно висока ефективност и надеждност се наложи да разработим слънчев колектор, съчетаващ голяма топлообменна повърхност в колектора, чиито параметри да не се влошават с времето, както и да осигурим устойчивост на вътрешен термичен шок.
Техническа същност на колектора Тръба-в-Тръба (PNP)
Колекторът тип „Тръба в тръба“ е вакуумно-тръбен слънчев (соларен) колектор със „сухи“ стъклени вакуумни тръби и система от медни тръби, които изпълняват функцията на топлообменник между горещия въздух в стъклените тръби и топлопреносния флуид, който тече по медните тръби. Вакуумно-тръбният слънчев колектор включва носеща рамка, към която са фиксирани колекторна кутия, вакуумни стъклени тръби и топлообменник. Топлообменникът е изграден от медни тръби, запълнени с топлопреносен флуид. Към топлообменника са предвидени входен и изходен щуцер, разположени съответно на входна и изходна колекторна тръба. Във всяка стъклена тръба са поместени входна и изходна абсорберна тръба.
Същността на модификацията, която сме направили, е че входната и изходната абсорберни тръби са разположени една в друга, като между тях е оформено пространство за преминаване на топлопреносния флуид. Всяка входна абсорберна тръба е свързана към входната колекторна тръба, а всяка изходна абсорберна тръба е свързана към изходната колекторна тръба. В горния край на стъклените тръби, между абсорберните тръби и вътрешната повърхност на стъклените тръби, е разположен изолационен материал.
Предимството на този модел слънчев колектор е много по-добрата му устойчивост на вътрешен термичен шок (в сравнение с U-pipe колектори), по-голяма топлообменна повърхност (в сравнение с Heat pipe колектори) и в резултат висока ефективност и отлична надеждност при гарантиран дълъг експлоатационен срок. Високата надеждност на колекторите „Тръба в тръба“ (Pipe in pipe) гарантира много по-добра възвращаемост на инвестицията в слънчеви термални системи.
За по-подробна информация или допълнителни въпроси, моля свържете се с нас.
