Система солнечного водонагревателя с тепловыми трубками: новый прорыв в современном водонагревателе

Следующая инновация в использовании солнечной энергии 

В условиях «двойных углеродных целей» и глобального энергетического перехода чистая энергия стала главным приоритетом в энергетических стратегиях всех стран. Солнечная энергия, как один из самых распространённых и чистых видов энергии, постепенно вытесняет традиционное ископаемое топливо в системах горячего водоснабжения и отопления. Среди различных типов солнечных водонагревателей сплит-система с тепловыми трубками становится центром внимания мирового рынка благодаря своей высокой эффективности, морозостойкости и относительно низким затратам на обслуживание. 

Традиционные плоские солнечные водонагреватели используются уже несколько десятилетий, но их эффективность часто ограничена в холодных регионах или регионах с большой разницей температур. В отличие от них, сплит-система с тепловыми трубками, благодаря своей уникальной конструкции и методу теплопередачи, не только стабильно работает в экстремальных климатических условиях, но и эффективно решает давние проблемы, которые беспокоили пользователей в процессе эксплуатации.

Что представляет собой сплит-система солнечного водонагревателя с тепловыми трубками?

Проще говоря, это солнечная водонагревательная система, сочетающая вакуумные трубки с технологией теплопередачи на основе тепловых трубок. Она обычно состоит из двух основных частей:

1. Вакуумный трубчатый коллектор (с тепловой трубкой)

• Внутри каждой вакуумной трубки находится герметичная медная тепловая трубка, в которую предварительно залито небольшое количество летучего рабочего вещества.

• Под воздействием солнечного излучения рабочее тело в нижней части тепловой трубы быстро испаряется, и пар поднимается к месту конденсации.

• На этапе конденсации пар отдает тепло воде или антифризу в циркуляционной трубе, которые затем снова конденсируются, превращаясь в жидкость, и текут обратно.

2. Бак для хранения воды раздельного типа

• Резервуар для хранения воды и коллектор устанавливаются отдельно и обычно размещаются в помещении или на земле, избегая воздействия прямых солнечных лучей и изменений климата.

• Разъемная конструкция не только облегчает установку, но и эффективно продлевает срок службы резервуара для хранения воды и повышает надежность всей системы. 

• В отличие от традиционной системы прямого нагрева, сплит-система с тепловыми трубками использует косвенный теплообмен, то есть вода не поступает напрямую в вакуумные трубки, а осуществляет теплообмен через теплообменник. Такой подход кардинально решает такие давние проблемы, как образование накипи, растрескивание вследствие замерзания и коррозия.

Анализ технического принципа: Высокая эффективность теплопередачи с фазовым переходом

Принцип работы тепловых трубок основан на «фазовом переходе теплопередачи». Процесс можно разделить на четыре этапа: 

1. Испарение: Солнечное излучение вызывает быстрое испарение рабочего тела внизу.

2. Передача: Пар переносит скрытую теплоту и быстро поднимается вверх практически без потерь энергии.

3. Конденсация. Тепло выделяется на стороне конденсации для подачи воды или антифриза, а пар превращается в жидкость.

4. Возврат обратно: Под действием силы тяжести жидкость возвращается на дно и снова испаряется. 

Поскольку скорость теплопередачи тепловых трубок в десятки раз выше, чем у твердых металлов, они могут сохранять высокую тепловую эффективность даже в условиях низких температур или слабого освещения.

Проблемы и недостатки традиционных солнечных водонагревателей

Многие пользователи сталкиваются с похожими проблемами при использовании традиционных солнечных водонагревателей: 

1. Зимой подвержен замерзанию.

В плоских или прямых системах отопления вода протекает непосредственно через коллектор, а трубопроводы подвержены растрескиванию из-за замерзания при отрицательных температурах. 

2. Проблема масштаба серьезна.

После длительного использования в районах с жесткой водой трубопроводы и теплообменники сильно покрываются накипью, что приводит к снижению эффективности и необходимости частой чистки.

3. Большие потери энергии

Теплоизоляция обычных систем плохая. Горячая вода, нагретая днём, ночью часто значительно остывает.

4. Высокие затраты на обслуживание

Пользователям приходится регулярно удалять накипь и доливать антифриз, что увеличивает скрытые расходы. 

Эти проблемы не только ухудшают качество обслуживания пользователей, но и ограничивают глобальную популяризацию солнечных водонагревателей. 

Преимущества раздельной системы тепловых трубок 

1. Адаптируйтесь к холодному климату

Поскольку вода не попадает напрямую в вакуумные трубки, система практически не подвержена риску замерзания и растрескивания и может стабильно работать при температуре окружающей среды -30 ℃. 

2. Высокая эффективность теплопередачи

Тепловая трубка отличается высокой скоростью передачи тепла, благодаря чему температура воды повышается быстро, а подача горячей воды становится более стабильной. 

3. Длительный срок службы

Вакуумные трубки обладают превосходной способностью сохранять тепло, высокой ударопрочностью и нормальным сроком службы до 15–20 лет. 

4. Низкие требования к обслуживанию

Нет необходимости часто чистить накипь или добавлять антифриз, что делает эксплуатацию более беспроблемной. 

5. Высокая масштабируемость

Пользователи могут гибко увеличивать количество вакуумных трубок или заменять резервуар для хранения воды на резервуар большей емкости в соответствии с потребностями своей семьи или бизнеса.

Сценарии и случаи применения 

1. Семьи, проживающие на севере

В регионах с чрезвычайно холодными зимами, таких как Хэйлунцзян и Внутренняя Монголия, после внедрения в домохозяйствах сплит-систем с тепловыми трубами они могут обеспечить постоянную подачу горячей воды, даже если температура на улице опускается до -25 ℃. 

2. Европейские отели и курорты

Некоторые курортные отели в Австрии и Швейцарии используют эту систему для удовлетворения спроса на централизованное горячее водоснабжение, достигая показателя экономии энергии более 60% и одновременно укрепляя бренд «зеленых отелей». 

3. Южноамериканские промышленные предприятия

Некоторые предприятия пищевой промышленности в Чили используют системы тепловых труб для предварительного нагрева технологической воды, что позволяет ежегодно экономить сотни тысяч долларов на расходах на природный газ. 

4. Общественные учреждения в Африке

В некоторых больницах и школах Южной Африки при поддержке проектов по оказанию помощи установлены крупные сплит-системы с тепловыми трубками, что не только сокращает расходы на электроэнергию, но и улучшает медицинскую и образовательную среду.

Экспертное мнение 

Инженеры энергетических систем отметили:

Сплит-система с тепловыми трубками — особенно конкурентоспособное решение для холодных регионов. Технология фазового перехода теплоносителя позволила солнечным водонагревателям преодолеть географические и климатические ограничения, и её доля на мировом рынке будет продолжать расти в будущем.

Рыночные тенденции и политическая поддержка 

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), среднегодовые темпы роста мирового рынка сплит-систем для солнечных водонагревателей с тепловыми трубками с 2020 года остаются выше 12%. 

1. В Азиатско-Тихоокеанском регионе Китай является крупнейшим производителем и потребителем электронных ламп: на его долю приходится более 70% общемирового объема производства.

2. Европа: Германия, Австрия и страны Северной Европы ускоряют продвижение, особенно в холодных регионах.

3. Африка: Международная помощь способствует строительству школ и больниц с огромным рыночным потенциалом. 

Тем временем все больше стран вводят фискальные субсидии, «зеленые» кредиты и стандарты энергоэффективности зданий для популяризации использования солнечной тепловой энергии.

Проблемы и направления совершенствования 

1. Цена относительно высока: первоначальные инвестиции на 15–30 % выше, чем у обычных планшетных систем.

2. Риски при установке и транспортировке: электронные лампы подвержены повреждениям во время транспортировки и требуют более высоких стандартов упаковки и установки.

3. Риск перегрева: в жарких регионах, если никто не использует горячую воду, система может остановиться.

В настоящее время производители решают эти проблемы путем укрепления стеклянного материала вакуумных трубок, усовершенствования автоматических клапанов контроля температуры и добавления интеллектуальных систем мониторинга.

Тематическое исследование 

1. В канадской провинции Онтарио после повсеместной установки сплит-системы с тепловыми трубами средняя стоимость горячей воды для домохозяйств снизилась на 65%.

2. Больница Йоханнесбурга в Южной Африке: установка системы объемом 8000 литров для замены дизельных котлов экономит 20 000 долларов в год, а срок окупаемости составляет четыре года.

3. Мельбурнский университет в Австралии: в общежитии используется система тепловых труб, которая не только экономит энергию, но и служит учебным примером использования возобновляемых источников энергии.

Перспективы на будущее 

С развитием вакуумных трубок с нанопокрытием, интеллектуального мониторинга Интернета вещей и гибридных систем с воздушным тепловым насосом производительность сплит-системы с тепловыми трубками будет еще больше улучшена. 

Эксперты прогнозируют, что к 2035 году доля этой системы на рынке холодного климата может достичь 40%, что сделает ее одной из основных технологий для мировых солнечных водонагревателей.

Заключение 

Солнечный водонагреватель раздельного типа с тепловыми трубками, обладающий уникальной технологией теплопередачи и раздельной конструкцией, успешно устранил недостатки традиционных систем в холодном климате, предоставляя пользователям эффективное, надежное и не требующее особого обслуживания решение в области чистой энергии. 

В условиях глобального энергетического перехода это может не только снизить расходы на электроэнергию для домохозяйств и предприятий, но и значительно сократить выбросы углерода. Можно предвидеть, что благодаря технологическому прогрессу и продвижению на рынке, сплит-системы с тепловыми трубками станут важной частью будущего экологичного образа жизни и низкоуглеродного общества. 

1. Расширенные кейсы: подробные руководства по производству, установке и применению.

2. Индивидуальное производство: продукция может быть персонализирована и изготовлена ​​на заказ в соответствии с потребностями заказчика.

Область применения

Распределенное отопление домохозяйств/централизованное теплоснабжение/теплоснабжение промышленных и сельскохозяйственных процессов.