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真空管式 太陽熱温水器

 
  2019/01/07

 

ガラス真空管を使った太陽熱温水器

 

魔法瓶はなぜお湯が冷めにくいのか。

それは真空層が熱を通さないため、熱が外部に放出されるのを防いでいるからです。

 

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)

 

それを太陽熱温水器に応用したのが、ガラス真空管式の太陽熱温水器なのです。

つまり、太陽で暖めたお湯を冷まさないようになっています。

 

ガラス真空管採熱器

 

 

これまでの太陽熱温水器は、この平板型が主流でした。

平板のパネルの中を、ぐるぐると水を回して、その間に太陽熱を集める方式です。

でも、この構造では採熱はするけれども、同時に放熱もしてしまうのが欠点です。

 

 

平板型太陽熱温水器(最新版)

 

気温の高い春から秋ならば放熱が少なく十分使えますが、肝心な冬には冷めてしまったり凍ったりします。

 

ガラス真空管の場合には、中に水があれば太陽光が通過して水を暖めます。

が、その熱は真空に阻まれて内部に留まります。

 

太陽から地球に降り注ぐ太陽の光は同じですが、ガラス真空管はしっかり捉えて逃がしません。

 

ガラス真空管の構造

 

 

そして、効率よく太陽光を受けるための乱反射防止のコーティングが施されています。

 

ちなみに従来の真空管は内部に水が入っていて、そのため割れると漏水してしまうのが欠点でした。

そこで、ヒートパイプが開発されます。

 

ヒートパイプは、熱伝導に優れた銅のパイプでできています。

内部に特殊な液体が封入してあり、これが対流してタンク内の水と熱交換します。

 

ヒートパイプの構造

 

ヒートパイプには、銅管の周りにアルミフィンがあり、そこからヒートパイプに熱を伝導します。

熱が伝わったヒートパイプは、内部の液体を暖め上昇させます。

 

上昇した熱は、タンク内の水と熱交換され、冷めて降下します。

この繰返しでタンク内の水は上昇していきます。

 

採熱の仕組み(タンク一体型の場合)

 

これがヒートパイプの原理です。

自然現象をたくみに利用した素晴らしい発明です。

 

ちなみに先端は200℃近くになります。

しかもそれほど時間はかかりません。

 

反面、きちんと理解した上で使わないと危険であることも理解しておく必要があります。

 

優れた点はまだあります。

仮にガラス真空管が割れても、タンク内とは分離されているので水が漏れないのです。(タンク一体型の場合)

また交換も容易なので、非常にメンテナンス性の高いものです。

 

とちぎエネットでは、これまでの経験から屋根などの高所に載せるなら分離分割型を。

日当たりの良い地上に設置できるなら、タンク一体式の圧力型をお薦めしております。

 

太陽熱温水器は水を扱う商品です。

価格に惑わされず、メンテナンスや耐用年数後の廃棄まで考えた選択をして頂ければと思います。

 

タンク一体型(圧力式)

 

圧力型は、貯湯タンクが水道圧に耐えられる構造になっています。

そのため給湯器の給水側に接続でき、お風呂だけでなく給湯全体で使え効率よく便利に使えます。

 

真空管式太陽熱温水器(圧力型)

 

 

これまでの太陽熱温水器温水器のほとんどは自然落水型でした。

水圧を確保するため、高低差を3m以上設けて自然落下にする必要がありました。

 

つまり、そのために屋根に設置する必要があったのです。

しかも水圧が低いため、利用はほとんどがお風呂のみで、台所や洗面台には使えず非常に使い勝手の悪いものでした。

 

圧力型は、水道圧が届くところならば高低差に関係なくどこにでも設置できます。

地上でも日当たりが良ければ何の問題もありません。

 

一方で、水道圧に耐えられる構造にしたためタンクが非常に重くなりました。

地震やメンテナンスを考えると屋根への設置は疑問です。

高所作業の危険が伴うだけでなく、クレーンが必要など設置費用も高額にならざるを得ません。

 

そのため、当社ではできるだけ地上設置をお薦めしています。

 

(圧力型 真空管式太陽熱温水器規格表)

 

 

分離分割型(強制循環式)

 

採熱器と貯湯タンクが分かれている方式です。

採熱の方法は、水(不凍液)を小型ポンプにより、採熱器と貯湯タンクを循環させることで熱交換します。(図面参照)

※不凍液は毒性がありますのでお薦めはしておりません。不凍液を使う前に、循環水が凍結しないようしっかり保温する方が賢明です。配管からの放熱を防ぐだけでなく、仮に循環水が減っても簡単に補充できるメリットがあります。

 

利点として、屋根などへの設置では負担が軽く、景観上も建物とも調和しやすくなっています。

もちろん、タンクは水道圧で耐える構造ですから給湯全体で使うことができます。

 

制御は温度センサーを使い、コントローラで稼動・停止を繰り返し採熱を行います。

 

 

非常に繊細な仕組みですが、耐久性は抜群です。

 

 

(分離分割型真空管式太陽熱温水器規格表)

 

(ベランダ型)

ベランダに設置できるよう、真空管の長さが85cmとなっています。

(ベランダ型真空管式太陽熱温水器規格表)

 

※分離分割型の場合は、タンク容量と採熱器を自由に選ぶことができます。

 

熱効率はタンク一体型の方が良いように見えますが、実際はそう単純ではありません。

分離型はタンクを屋内に置くなどにすれば保温の点で有利であり、タンク一体型は風雨に晒されるなどで冷めやすいことになります。

いずれにしても、採熱から利用するまでの距離をどれだけ短くすることができるかがカギとなります。

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