Aquecedor solar de água com tubo de vácuo: um modelo de recolha de calor durável e altamente eficiente

No domínio da utilização da energia solar térmica, os aquecedores solares de água a tubo de vácuo, com a sua excelente eficiência na recolha de calor e longo historial de utilização, tornaram-se uma das soluções de aquecimento de água residencial mais utilizadas em todo o mundo. Maximizam a captação de energia solar através da sua estrutura física única, proporcionando a inúmeras famílias uma experiência de aquecimento de água económica e amiga do ambiente. Este artigo irá fornecer uma análise aprofundada do princípio de funcionamento, principais vantagens, cenários aplicáveis ​​e pontos-chave para a seleção de aquecedores solares de água a tubo de vácuo, oferecendo-lhe uma referência abrangente.

Princípio Técnico: Arte de recolha de calor isolada a vácuo

O núcleo de um aquecedor solar de água com tubo de vácuo reside nos seus tubos coletores de calor a vácuo, todos em vidro. A estrutura de cada tubo de vácuo assemelha-se a uma "garrafa térmica" esbelta, composta por dois tubos concêntricos de vidro borossilicato: 

Camada intermédia de vácuo: o espaço entre os tubos interior e exterior é evacuado para um alto vácuo (≤10-3Pa), eliminando eficazmente a perda de calor causada pela convecção e condução do ar, e conseguindo um desempenho de isolamento extremamente elevado. 

Revestimento de absorção seletiva: A parede exterior do tubo interior é revestida com uma camada escura de absorção seletiva (como alumínio-azoto/alumínio) pelo processo de pulverização catódica por magnetrão. Esta camada de película pode absorver a radiação solar ao máximo (com uma taxa de absorção superior a 94%), ao mesmo tempo que suprime a sua própria radiação térmica (com uma emissividade extremamente baixa). 

Princípio de funcionamento: A luz solar atravessa o tubo de vidro exterior, incide sobre a camada de película absorvente e é convertida em energia térmica. O calor é transferido para o fluxo de água no tubo interior. O ambiente de vácuo apenas permite a entrada de calor, mas não a sua saída, permitindo que a temperatura da água aumente rapidamente. A água aquecida entra no reservatório de água isolado para armazenamento através de circulação natural (efeito termossifão).

Principais vantagens: porque resiste ao teste do tempo?

1. Excelente eficiência na recolha de calor 

A camada de isolamento a vácuo do tubo de vácuo reduz consideravelmente o impacto do ambiente de trabalho (como o tempo frio e ventoso) no desempenho de recolha de calor, permitindo manter uma elevada eficiência de recolha de calor mesmo em ambientes de baixa temperatura, com um desempenho particularmente notável no inverno. 

A sua estrutura cilíndrica tem uma certa capacidade de rastrear automaticamente a luz solar e pode ser exposta à luz solar durante mais tempo no dia.

2. Possui um bom desempenho anticongelante 

Em condições extremamente frias, mesmo que a parede exterior do tubo de vácuo congele, a água no interior do tubo pode ainda ser aquecida continuamente, uma vez que o vácuo interior não absorve calor. Os modelos bipartidos que adotam o sistema de troca de calor secundário com fluido de transferência de calor anticongelante apresentam uma maior capacidade anticongelante, sendo adequados para as regiões frias do norte.

3. Económico e económico 

Com uma tecnologia de produção madura, uma cadeia industrial completa e custos de fabrico relativamente baixos, os esquentadores com tubo de vácuo são geralmente mais competitivos em termos de preços finais e são uma opção de nível básico extremamente económica.

4. Conveniente para manutenção e substituição 

Adota um design modular, e cada tubo de vácuo pode funcionar de forma independente. Se um tubo de vácuo específico estiver danificado, só necessita de ser substituído separadamente. A operação é simples, o custo de manutenção é baixo e não afeta o funcionamento de todo o sistema.

Considerações potenciais e análise objetiva

Toda a tecnologia tem as suas próprias características, e os esquentadores com tubo de vácuo também têm alguns aspetos que precisam de atenção: 

Problema de incrustação: Em áreas com água dura, é provável que se formem incrustações nos sistemas de aquecimento direto, o que pode afetar a eficiência da recolha de calor e a vida útil. Recomenda-se limpar regularmente ou utilizar água amaciada. 

Resistência à pressão: O sistema tradicional de inserção direta opera sem resistência à pressão e fornece água com base na diferença de nível. A pressão da água durante o banho pode não ser tão estável como a do sistema de resistência à pressão. O tipo split resolve este problema. 

Resistência mecânica: Embora o tubo de vácuo em si não seja de baixa resistência, em comparação com os coletores de placa plana, o material de vidro tem uma probabilidade muito pequena de ser perfurado por condições meteorológicas extremas, como o granizo. 

Exposição a vácuo e explosão de tubos: Em casos extremos, quando os tubos de vidro são expostos ao sol durante um longo período e é injetada água fria repentinamente, existe o risco de fissuras devido à expansão e contração térmicas desiguais. No entanto, os produtos de alta qualidade passam por técnicas de processamento rigorosas, sendo este fenómeno raro atualmente.

Cenários e perfis de utilizador aplicáveis

Os aquecedores solares de água com tubo de vácuo são altamente adequados para as seguintes situações: 

Os utilizadores que vivem nos andares superiores de edifícios residenciais de vários andares ou que possuem casas construídas por si têm boas condições de instalação de telhado. 

Famílias com orçamentos limitados que procuram um desempenho de custo extremamente elevado. 

Os utilizadores em regiões frias de inverno (como o norte da China) valorizam a sua excelente resistência à geada e o desempenho de recolha de calor no inverno. 

Famílias que não têm grandes exigências de pressão de água durante o banho ou que já instalaram instalações de aumento de pressão.

Guia de compra e manutenção

Pontos de seleção: 

Número de tubos e capacidade: Selecione com base no número de membros da família. Geralmente, uma pessoa corresponde a um tubo (cerca de 20 litros de água). Para famílias de 3 a 4 pessoas, estão disponíveis 18 a 24 tubos, com capacidade de 150 a 200 litros. 

Qualidade do tubo de vácuo: Verifique se a cor do revestimento é uniforme e sem descascamento, e se o agente desgaseificador da superfície do espelho na parte superior da camada intermédia de vácuo é brilhante (isto é um sinal de alto grau de vácuo). 

Tanque de água interior: Os tanques internos de esmalte ou os tanques internos de aço inoxidável SUS304 são os preferidos, uma vez que têm uma maior resistência à corrosão e uma vida útil mais longa. 

Camada de isolamento: A camada de isolamento do depósito de água deve ser fabricada em espuma mecânica de poliuretano integral, com uma espessura de ≥50 mm e uma elevada densidade para obter um bom efeito de isolamento. 

Marca e serviço pós-venda: escolha marcas conhecidas para garantir a qualidade do produto e uma instalação e serviço pós-venda fiáveis.

Utilização e Manutenção 

Verifique regularmente o agente desgaseificador na superfície espelhada superior do tubo de vácuo. Se ficar branco, indica que o grau de vácuo diminuiu e necessita de ser substituído. 

Em zonas com água dura, é necessário limpar o calcário no depósito de água e nos canos interiores regularmente (a cada 2 ou 3 anos). 

Se o tubo de vácuo não for utilizado durante um longo período no verão, pode ser parcialmente coberto ou preenchido com água para evitar a luz solar direta. 

Nas noites de inverno, o depósito de água pode ser esvaziado ou a função de preservação do calor e anticongelação pode ser ativada (para modelos com funções auxiliares elétricas).

Conclusão

Os aquecedores solares de água com tubos de vácuo são uma tecnologia fiável e comprovada ao longo do tempo. Ocupam uma posição importante no mercado global de aproveitamento da energia solar térmica com a sua incomparável eficiência na recolha de calor, excelente resistência ao congelamento e elevadíssima eficiência económica. Embora existam alguns aspetos que requerem atenção, a sua tecnologia avançada, manutenção conveniente e desempenho estável ainda os tornam uma escolha inteligente para muitas famílias que procuram uma vida sustentável com água quente. 

Escolhê-lo significa escolher um método de poupança de energia que foi verificado por milhões de utilizadores, é eficiente e prático. Em dias de sol, deixe-o recolher um pouco de calor para si, poupar uma parte das despesas e contribuir para uma parte da vegetação.