Vakuumsolarkollektor: Funktionsprinzip + Zusammenbau

Viel Geld wird für Warmwasser und Raumheizung ausgegeben. Es gibt jedoch eine alternative Energiequelle - einen Vakuumsolarkollektor. Hast du davon gehört? Dadurch können Sie die finanziellen Kosten für die Aufrechterhaltung des Komforts erheblich senken und maximale Heizwirkung bei minimalem Wärmeverlust erzielen.

Dieses Gerät kann von Herstellern von Haushaltsgeräten gekauft oder unabhängig zu Hause zusammengebaut werden. Um ein geeignetes Modell auszuwählen, müssen noch viele Informationen untersucht werden. Wir helfen Ihnen bei der Festlegung der Hauptkriterien für den Kauf.

Der Artikel konzentriert sich auf das Funktionsprinzip und die Konstruktion des Vakuumverteilers. Wir werden über die Konstruktionsmerkmale verschiedener Modelle sprechen und die Vor- und Nachteile dieser Installationen berücksichtigen. Darüber hinaus beschreiben wir ausführlich, wie Sie einen Vakuumsolarkollektor selbst herstellen und installieren.

Das Material wird von Videos begleitet, in denen Sie die wichtigen Merkmale und Funktionsprinzipien von Vakuumsammlern kennenlernen.

Das Funktionsprinzip der Vakuumeinheit

Der Vakuumsolarkollektor unterscheidet sich von herkömmlichen Solarsystemen in der Art und Weise Solarenergieverarbeitung. Eine klassische Batterie empfängt einfach Licht und wandelt es in Elektrizität um. Der Kollektor besteht aus Glasröhren mit einem im Inneren wiederhergestellten Vakuum. Sie werden durch spezielle Docking-Knoten zu einem einzigen System zusammengefasst.

In jedem Rohr befindet sich ein Kanal aus einem oder zwei Kupferstäben mit einem Kühlmittel. Durch die Erfassung der Sonnenstrahlen erwärmt das aktive Element das Wärmeübertragungsmaterial und stellt so den Betrieb des Kollektors sicher.

Aufgrund dieser Konstruktion steigt der Energieübertragungsgrad erheblich an und der Wärmeverlust wird erheblich reduziert, da Sie mit der Vakuumschicht etwa 95% der eingefangenen Sonnenenergie einsparen können.

Ein Vakuumsolarkollektor auf dem Dach eines Privathauses versorgt die Bewohner das ganze Jahr über mit heißem Wasser und heizt den Raum in der kalten Jahreszeit bequem auf, ohne viel Geld auszugeben

Darüber hinaus nimmt die Abhängigkeit der Reservoirproduktivität von Saisonalität, Umgebungstemperatur und verschiedenen Wetterbedingungen wie Windböen, variabler Wolkendecke, Niederschlag usw. ab.

Wie ist ein Vakuumkollektor aufgebaut?

Moderne Vakuumgeräte, die Räumlichkeiten durch Sonnenenergie mit Wärme und Warmwasser versorgen, sind technologisch unterschiedlich.

Sammler werden in folgende Typen unterteilt:

• röhrenförmig ohne Glasschutzbeschichtung;
• Modul mit reduzierter Konvertierung;
• Standard flache Version;
• Gerät mit transparenter Wärmedämmung;
• Lufteinheit;
• flacher Vakuumverteiler.

Ein Vakuumsolarkollektor kann zu jeder Jahreszeit und bei jedem Wetter Warmwasser und Heizung liefern (+)

Alle von ihnen haben eine gemeinsame strukturelle Ähnlichkeit, daher bestehen sie aus:

• externes transparentes Rohrvon wo aus die Luft vollständig abgepumpt ist;
• beheiztes Rohrbefindet sich in einem großen Rohr, in dem sich das flüssige oder gasförmige Kühlmittel bewegt;
• ein oder zwei vorgefertigte Ventilean die Rohre eines größeren Kalibers angeschlossen sind und eine darin befindliche Zirkulationsschleife aus dünnen Rohren enthalten ist.

Das gesamte Design erinnert etwas an eine Thermoskanne mit transparenten Wänden, in der ein beispiellos hohes Maß an Wärmedämmung erhalten bleibt. Aufgrund dieser Eigenschaft erhält das Gehäuse des Innenrohrs die Fähigkeit, sich effizient aufzuwärmen und dem darin zirkulierenden Kühlmittel die Energieressource vollständig zuzuführen.

Strukturelle Nuancen und Klassifikation

Vakuumkollektoren werden nach der Art der in der Struktur installierten Glasrohre oder nach den Eigenschaften der Wärmekanäle klassifiziert. Die Rohre sind normalerweise koaxial und federförmig, und die Wärmekanäle sind U-förmige Durchgangs- und Wärmerohrrohre. .

Koaxialrohrcharakteristik

Koaxialrohre sind Doppelglas-Thermoskannen mit einem künstlich zwischen den Wänden erzeugten Vakuumraum.Die Innenfläche des Rohrs weist eine Schicht einer speziellen wärmeabsorbierenden Beschichtung auf, so dass die eigentliche Wärmeübertragung direkt von den Wänden des Glaskolbens erfolgt.

Koaxialröhren bestehen aus hochfestem Glas auf Borosilikatbasis mit hoher Lichtdurchlässigkeit. Elemente weisen je nach Hersteller bis zu drei Schichten Magnetron-Sputtern auf, weisen eine hervorragende Festigkeit und Beständigkeit gegenüber verschiedenen atmosphärischen Erscheinungsformen (Regen, Hagel usw.) auf, halten einem Druck von 1 MPa stand und sind 15 Jahre lang zuverlässig

Als absorbierendes Element wird ein Kupferrohr, das eine Etherzusammensetzung enthält, in ein Glasrohr eingelötet. Beim Erhitzen verdampft es, gibt seine Wärme effektiv ab, kondensiert und fließt zum Boden des Rohrs ab. Dann wiederholt sich der Zyklus und erzeugt so einen kontinuierlichen Prozess der Wärmeübertragung.

Federrohr Eigenschaften

Vakuum-Stiftrohre haben eine größere Wandstärke als Koaxialrohre und bestehen nicht aus zwei, sondern aus einem Kolben. Das interne Kupferabsorptionselement ist über die gesamte Länge mit einem starken Verstärker versehen - einer Wellplatte mit einer hochgradig energieabsorbierenden Beschichtung.

Aufgrund dieses Konstruktionsmerkmals befindet sich das Vakuum direkt im Wärmekanal, von dem ein Teil zusammen mit dem Absorptionsmittel direkt in den Kolben integriert ist.

Die Stiftvakuumröhre im Inneren enthält eine Platte, die in ihrer Form einem Stift ähnelt. In Bezug auf die Effizienz übertrifft es die Fähigkeiten seines koaxialen Gegenstücks, hat jedoch erheblich höhere Kosten und ist schwer zu ersetzen, wenn die Integrität des Kolbens verletzt wird oder das Heizelement ausfällt

Sammler, die auf der Basis von Federvakuumröhren hergestellt werden, gelten als die effizientesten ihrer Klasse, erfüllen die Aufgaben perfekt und sind viele Jahre lang zuverlässig im Einsatz.

Funktionsprinzip des Wärmerohr-Wärmerohrs

Die Wärmekanäle eines Wärmerohrs bestehen aus geschlossenen Rohren, die eine leicht flüchtige flüssige Zusammensetzung enthalten. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht erwärmt es sich, gelangt in den oberen Bereich des Kanals und konzentriert sich dort in einem speziellen Wärmekollektor (Verteiler).

Das Arbeitsfluid gibt in diesem Moment die gesamte angesammelte Wärme ab und fällt wieder ab, um den Prozess fortzusetzen.

Die Wärmetauscherhülse ist über eine spezielle Buchse, die in den 1-Rohr-Wärmetauscher selbst eingelötet oder von einem 2-Rohr-Wärmetauscher gebogen ist, mit dem Wärmetauscher des Verteilers verbunden.

Das Arbeitselement des Heatpipe-Heatpipes besteht aus Kupfer, in selteneren Fällen aus Aluminium. Es weist eine hohe Beständigkeit gegen Betriebslasten auf, ist seit 15 Jahren zuverlässig, hat angemessene Kosten und ist eines der beliebtesten Elemente moderner Röhrenvakuumsolaranlagen

Der Wärmeträger wählt die freigesetzte Energie aus dem Wärmespeicher aus und überträgt sie weiter durch das System, wodurch die Verfügbarkeit von heißem Wasser in Wasserhähnen und Heizkörpern sichergestellt wird. Das Heatpipe-System ist einfach zu installieren und weist während des Betriebs einen hohen Wirkungsgrad auf.

Die mit Heatpipe-Vakuumröhren ausgestatteten Kollektoren weisen ein hohes Maß an Zuverlässigkeit auf und eignen sich nicht nur für den Einsatz im Alltag, sondern auch in Hochdrucksolaranlagen

Im Falle eines Ausfalls oder eines Ausfalls ohne Schwierigkeiten ist es möglich, die beschädigte Einheit durch eine neue zu ersetzen, ohne auf die Rekonstruktion des gesamten Systems zurückgreifen zu müssen.

Reparaturarbeiten können problemlos direkt am Standort des Sammlers durchgeführt werden, ohne dass das Gerät zerlegt werden muss und ohne dass unnötige Anstrengungen unternommen werden müssen.

Beschreibung eines U-förmigen Inline-Wärmetauschers

Das Rohr des Direktstromwärmetauschers hat die Form des Buchstabens U. Wasser oder das Arbeitsmedium des Heizsystems zirkulieren im Inneren. Ein Teil des Elements ist für kaltes Kühlmittel vorgesehen, und der zweite Teil leitet das bereits erwärmte korrekt ab.

Während der Glühbirne dehnt sich die aktive Zusammensetzung aus und gelangt in den Lagertank, wodurch eine natürliche Flüssigkeitszirkulation im System erzeugt wird. Eine spezielle selektive Beschichtung der Innenwände erhöht die Wärmeabsorptionsfähigkeit und erhöht die Effizienz des Gesamtsystems.

Im Vergleich zu Heatpipe-Rohren weisen U-förmige Produkte einen höheren hydraulischen Widerstand auf, stellen erhöhte Anforderungen an das Kühlmittel und sind viel teurer. Kollektoren, die mit Durchlauf-U-Rohren betrieben werden, können nicht unter hohem Druck arbeiten und bieten nur während der warmen Jahreszeit eine qualitativ hochwertige Wärmeübertragung

U-Röhren weisen eine hohe Leistung auf und bieten eine solide Wärmeübertragung, haben jedoch gleichzeitig einen wesentlichen Nachteil. Sie bilden eine integrale Konstruktion mit Verteilern und werden immer zusammen mit diesen montiert.

Ersetzen Sie ein einzelnes Röhrchen, das ausgefallen ist und nicht funktioniert. Zur Reparatur müssen Sie den gesamten Komplex abbauen und einen neuen an seine Stelle setzen.

Vergleich verschiedener Modifikationen

Bei der Herstellung von Solaranlagen werden Wärmekanäle und Vakuumglasröhren für Solarkollektoren in verschiedenen Kombinationen kombiniert.

Am beliebtesten bei Verbrauchern sind Koaxialmodelle mit einem Heatpipe-Heatpipe. Käufer werden vom loyalen Preis der Geräte und einem sehr einfachen, erschwinglichen Service über den gesamten Lebenszyklus angezogen.

Der Vakuumsolarkollektor mit einem Arbeitskanal-Wärmerohr ist perfekt repariert. Beschädigte Rohre werden vor Ort ausgetauscht und erfordern keine Demontage oder Verlegung des Systems an einen anderen Ort. Die Wärmeübertragung in diesen Modellen ist jedoch schwierig, weshalb der Wirkungsgrad nicht mehr als 65% beträgt

Vakuumgeräte mit Wärmerohrkanälen weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf und unterliegen auch in solarthermischen Hochdruckkomplexen keinen Einschränkungen bei der Verwendung.

Geräte mit einem Koaxialkolben, der U-förmige Kanäle mit direktem Durchfluss enthält, sind ebenfalls in der Liste der gängigen Kanäle enthalten. Sie zeichnen sich durch Parameter wie geringen Wärmeverlust und Wirkungsgrad ab 70% aus.

Für einen korrekten Betrieb muss ein Vakuumgerät mit U-Kanal korrekt installiert sein. Es ist wünschenswert, dass der minimale Neigungswinkel mindestens 20 ° beträgt. Nur in diesem Fall kann eine maximale Rendite sichergestellt werden

Die Situation ist etwas verdorben: ein komplexer Reparaturprozess, spezifische Wartung während des Betriebs und die Unfähigkeit, eine einzelne beschädigte Einheit zu ersetzen. Wenn etwas mit dem Gerät passiert, wird es zerlegt und ein komplett neuer Kollektor installiert.

Brunnenrohre sind strukturell ein Einzylinder aus Glas mit verdickten starken Wänden (je nach Hersteller ab 2,5 mm). Der darin enthaltene stiftabsorbierende Einsatz passt fest auf einen Arbeitskanal aus wärmeleitendem Metall.

Eine nahezu perfekte Isolierung schafft einen Vakuumraum im Glasbehälter. Das Absorptionsmittel überträgt die aufgenommene Wärme verlustfrei und bietet dem System einen Wirkungsgrad von bis zu 77%.

Im Falle einer Fehlfunktion müssen mit Federrohren ausgestattete Kollektoren repariert werden. Es ist nicht erforderlich, das gesamte System zu ändern. Es reicht aus, eine beschädigte Einheit zu erkennen, zu zerlegen und eine neue zu installieren

Modelle mit einem Federelement sind etwas teurer als koaxiale Modelle, bieten jedoch aufgrund ihrer hohen Effizienz einen umfassenden Komfort im Raum und zahlen sich schnell aus.

Am effektivsten und effizientesten sind Federkolben mit internen Direktflusskanälen. Ihr tatsächlicher Wirkungsgrad erreicht manchmal Rekordwerte von 80%.

Beim Einbau der Federrohre in den Rahmen wird eine starke Druckmutter mit einem Ring und einer hitzebeständigen Dichtung auf den Kern jedes Teils aufgebracht.Dies stellt die Integrität der gesamten Struktur sicher und ermöglicht es dem Kollektor, unter allen Bedingungen voll funktionsfähig zu sein

Der Preis der Produkte ist recht hoch, und während der Reparatur muss das gesamte Kühlmittel aus dem System abgelassen und erst dann mit der Fehlerbehebung fortgefahren werden.

Was soll der Kühlkörper sein?

Der Wärmekollektor ist ein weiteres sehr wichtiges Arbeitselement des Vakuumverteilers. Durch diesen Knoten wird die akkumulierte Wärme von den Rohren auf das Kühlmittel übertragen.

Der Kühlkörper befindet sich oben am Gerät. Eine seiner Komponenten, der Kupferkern, erhält Energie und überträgt sie auf den Hauptwärmeträger, der im geschlossenen System „Tank-Kollektor-Wärmetauscher“ zirkuliert.

Der korrekte Betrieb ist bei Anschluss an das System gewährleistet Umwälzpumpe. Die Automatisierung, die den Heizungskomplex steuert, überwacht das Temperaturniveau in den Kanälen klar und stoppt die Pumpe, wenn es unter das zulässige kritische Minimum fällt (z. B. nachts).

Auf diese Weise können Sie eine Rückerwärmung vermeiden, wenn das Kühlmittel beginnt, die Wärme des im Speicher gesammelten heißen Wassers zu sammeln.

Vor- und Nachteile von Vakuumkollektoren

Der Hauptvorteil der Geräte ist die nahezu vollständige Abwesenheit von Wärmeverlusten während des Betriebs. Dies bietet eine Vakuumumgebung, die einer der hochwertigsten natürlichen Isolatoren ist. Aber die Liste der Vorteile endet nicht dort.

Geräte haben andere ausgeprägte Vorteile:

• Arbeitseffizienz bei Niedertemperaturindikatoren (bis zu -30 ° C);
• die Fähigkeit, Temperaturen bis zu 300 ° C zu akkumulieren;
• die maximal mögliche Absorption von Wärmeenergie einschließlich des unsichtbaren Spektrums;
• Betriebsstabilität;
• geringe Anfälligkeit für aggressive atmosphärische Manifestationen;
• geringe Luftströmung aufgrund der strukturellen Merkmale von Rohrsystemen, die Luftmassen unterschiedlicher Dichte durch sich selbst leiten können;
• hohe Effizienz in Regionen mit gemäßigtem und kühlem Klima mit wenigen klaren und sonnigen Tagen;
• Haltbarkeit unterliegt den grundlegenden Betriebsregeln;
• Verfügbarkeit für Reparaturen und die Möglichkeit, nicht das gesamte System, sondern nur ein ausgefallenes Fragment zu ändern.

Zu den Nachteilen zählen die Unfähigkeit der Sammler, sich selbst von Raureif, Eis, Schnee zu reinigen, und der hohe Preis für Komponenten, die für die Montage des Geräts zu Hause erforderlich sind.

Der Solarkollektor ist ein effektives Gerät, mit dem Sonnenenergie praktisch verlustfrei in Wärmeenergie umgewandelt werden kann

DIY Montage

Der Zusammenbau eines Vakuumverteilers beginnt mit der Herstellung eines Substratrahmens für Arbeitselemente. Es wird sofort an der Stelle montiert, die dem Gerät zugeordnet ist.

Die Größe und die Abmessungen des Rahmens hängen vollständig von dem Modell ab, das Sie herstellen möchten, und sind normalerweise in der Anleitung vorgeschrieben, die sich in den Belegen für die Komponenten befindet.

Der fertige Rahmen für den Kollektor ist so am Dach befestigt, dass er eine freie Position einnimmt und nicht schwingt. Wenn das Dach des Gebäudes aus Schiefer besteht, werden Drehbalken und großkalibrige dicke Schrauben verwendet. Für andere Dachmaterialien werden herkömmliche Anker verwendet.

Ich befestige die Stellen, an denen der Rahmen an die Dachfläche angrenzt, mit Dichtmittel, damit in Zukunft kein Wasser durch Öffnungen in das Haus gelangt. Anschließend wird der Lagertank zum Installationsort geliefert und mit Schrauben am oberen Teil des Rahmens befestigt.

Der nächste Schritt ist das Sammeln der Heizung, des Temperatursensors und der automatischen Entlüftung. Alle Hilfseinheiten und zugehörigen Teile werden auf die mitgelieferten Enthärter gelegt. Verwenden Sie zum Befestigen des Temperatursensors einen Steckschlüssel.

Als nächstes rüsten Sie die Versorgung mit Wasserkommunikation aus. Zu diesem Zweck werden Rohre aus jedem Material entnommen, das gegen Niedertemperaturindikatoren beständig ist und bis zu 95 ° C standhält. Gut bewiesen Rohre und Formstücke aus Polypropylen.

Polypropylenrohre sind ideal für die Organisation der Verbindung des Solarkollektors mit dem Sanitärsystem des Wohnzimmers. Die Armaturen haben gute physikalische Eigenschaften und eine lange Lebensdauer, sind viele Jahre zuverlässig und können bei Rissen oder Rissen leicht ausgetauscht werden

Durch Anschließen der Wasserversorgung wird der Speichertank mit Wasser gefüllt und auf Undichtigkeiten geprüft. Wenn innerhalb von 3-4 Stunden irgendwo Undichtigkeiten festgestellt werden, werden diese repariert.

Am Ende werden Heizelemente installiert. Dazu wird das Kupferrohr in Aluminiumblech eingewickelt und in ein Vakuumrohr aus Glas eingelegt. Von unten werden ein Befestigungsbecher und ein Staubbeutel aus strapazierfähigem, flexiblem Gummi auf den Kolben gelegt.

Die obere Kupferspitze der Röhre wird vollständig in den Messingkondensator gedrückt. Viskoses Wärmekontaktfett wird nicht aus den Rohren entfernt. Der Verriegelungsmechanismus ist an der Halterung verriegelt und alle verbleibenden Glasröhren sind nach dem gleichen Prinzip montiert.

Röhrenförmige Solarkollektoren müssen regelmäßig gewartet und gereinigt werden, insbesondere bei starkem Schneefall. Wenn Sie diese einfachen Regeln befolgen, funktionieren sie lange und behalten während des gesamten Betriebszeitraums ein hohes Maß an Effizienz bei.

Ein Montageblock wird an der Struktur angebracht, eine 220-Volt-Stromversorgung wird an sie angeschlossen und drei Hilfseinheiten werden an das System angeschlossen - ein Heizelement, ein Luftauslass und ein Temperatursensor.

Der letzte, der den Controller anschließt, der für die korrekte Verwaltung des Komplexes ausgelegt ist. Die gewünschten Betriebsparameter werden in das Reglermenü eingegeben und das System im Standardmodus gestartet.

Eine schrittweise Anleitung zum Bau eines Solarkollektors finden Sie in dieser Artikel.

Wie platziere ich das Gerät?

Damit der Vakuumsammler voll funktionsfähig ist und das Wohnzimmer effektiv mit der erforderlichen Energie versorgt, muss er den am besten geeigneten Ort finden und das Gerät relativ zu den Teilen der Welt richtig ausrichten.

Vakuum-Solarkollektoren sind viel praktischer als ihre flachen Gegenstücke. Wenn eines der Arbeitsrohre beschädigt wird und ausfällt, ist es sehr einfach, es durch ein neues zu ersetzen. Danach funktioniert das System wie bisher. Wenn es sofort keine Möglichkeit gibt, ein neues Element an seine Stelle zu setzen, spielt es keine Rolle. Das Gerät kann seine „Aufgaben“ erfüllen, auch wenn ein Knoten mit einem beschädigten Element verfügbar ist

Für Siedlungen auf der Nordhalbkugel ist es wichtig, den Sammler im südlichen Teil des Daches des Hauses oder auf der Sonnenseite des Geländes zu platzieren. Es ist wünschenswert, eine minimale Abweichung für die Ebene der Vorrichtung sicherzustellen.

Wenn es keine Möglichkeit gibt, die Oberfläche nach Süden zu lenken, lohnt es sich, zwischen West und Ost den hellsten Winkel im offenen Raum zu wählen.

Die hohe Arbeitseffizienz des Vakuumkollektors beruht auch auf der Tatsache, dass er nach dem Prinzip eines Spiegels wirkt und seine Wärmeleistung basierend auf der aktuellen Sonnenhöhe ausgleicht

Der Energiesolarkomplex sollte keine Schornsteine, dekorativen Dachfragmente, sich ausbreitenden Äste von Bäumen und hohe Wohn- oder technische Gebäude bedecken. Dies verringert den Wirkungsgrad und die Erwärmung der aktiven Elemente.

Wenn das Gerät richtig positioniert ist, liefert es unabhängig von der Jahreszeit das ganze Jahr über fast den gleichen Wärmeübergang.

Wenn es nicht viel Erfahrung mit der Durchführung komplexer Reparatur-, Installations- und Schlosserarbeiten gibt, ist das Staubsaugen der Rohre zu Hause irrational. Dieser Prozess ist sehr mühsam und erfordert spezielle Kenntnisse und spezielle Ausrüstung.

Darüber hinaus weisen selbst hergestellte Vakuumelemente einen viel geringeren Wirkungsgrad auf als Werksteile. Daher ist es am sinnvollsten, Produkte von einem spezialisierten Hersteller zu kaufen und dann zu Hause mehrere Abschnitte zusammenzubauen.

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Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Eine detaillierte Beschreibung der Vakuumröhre, des Funktionsprinzips und der Funktionsweise des gesamten Solarkollektors. Der Autor spricht über einige interessante Nuancen und zeigt, dass die Installation eine echte Alternative zu einem Gaskessel sein kann.

Interessante Informationen über die Arbeit des Solarkollektors im Winter.

So montieren Sie einen Vakuumsolarkollektor mit Ihren eigenen Händen zu Hause. Alle Nuancen des Prozesses, Empfehlungen und nützliche Tipps.

Wenn Sie das Grundprinzip der Funktionsweise eines röhrenförmigen Vakuumsolarkollektors kennen, können Sie das Gerät selbst zusammenbauen. Die Installation wird den persönlichen Anforderungen und Bedürfnissen voll und ganz gerecht.

Dies ist nicht allzu schwierig, erfordert jedoch erhöhte Aufmerksamkeit, Sorgfalt und bestimmte Fähigkeiten, da sonst das Risiko einer Beschädigung der Integrität des Kolbens und einer Verletzung seiner Integrität erheblich zunimmt.

Alle, die sich für die Wahl, Installation oder Selbstorganisation des Solarkollektors interessieren, sind eingeladen, Kommentare abzugeben und Fragen zu stellen. Das Kontaktformular befindet sich im unteren Block.