Ako vyrobiť solárny kolektor na ohrev domácich majstrov: sprievodca krok za krokom

Rast cien tradičných zdrojov energie povzbudzuje súkromných majiteľov domov, aby hľadali alternatívne možnosti vykurovania domov a ohrevu vody. Súhlasíte, že pri výbere vykurovacieho systému bude hrať dôležitú úlohu finančná zložka problému.

Jedným z najsľubnejších spôsobov dodávky energie je premena slnečného žiarenia. Použite na to solárne systémy. Pochopenie princípu ich zariadenia a mechanizmu činnosti, nebude solárny kolektor na vykurovanie vlastnými rukami zložitý.

Povieme vám o konštrukčných vlastnostiach solárnych systémov, ponúkneme jednoduchý montážny diagram a opíšeme materiály, ktoré je možné použiť. Fázy práce sú sprevádzané vizuálnymi fotografiami, materiál je doplnený videoklipmi o vytvorení a uvedení domáceho zberateľa do prevádzky.

Princíp práce a konštrukčné prvky

Moderné solárne systémy - jeden z druhy alternatívnych zdrojov výroba tepla. Používajú sa ako pomocné vykurovacie zariadenia, ktoré spracovávajú slnečné žiarenie na energiu užitočnú pre majiteľov domov.

V chladnom období dokážu zabezpečiť teplú vodu a kúrenie iba v južných oblastiach. A potom, ak zaberajú dostatočne veľkú plochu a sú inštalované na otvorených plochách, ktoré nie sú zatienené stromami.

Napriek veľkému počtu odrôd fungujú rovnako. akýkoľvek slnečná sústava predstavuje obvod so sekvenčným usporiadaním zariadení, ktoré dodávajú tepelnú energiu a prenášajú ju spotrebiteľovi.

Hlavné pracovné položky sú solárne panely na solárnych článkoch alebo solárne kolektory. technológie Zostava solárneho generátora na fotografických doskách je trochu komplikovanejší ako trubicový kolektor.

V tomto článku zvážime druhú možnosť - kolektorovú slnečnú sústavu.

Solárne kolektory zatiaľ slúžia ako pomocní dodávatelia energie. Je nebezpečné úplne prepnúť vykurovanie domu na solárny systém z dôvodu nemožnosti predpovedať jasný počet slnečných dní

Kolektory sú sústavou rúrok zapojených do série s výstupným a vstupným potrubím alebo usporiadaných do tvaru cievky. Trubicami cirkuluje priemyselná voda, prúdenie vzduchu alebo zmes vody s nejakou nemrznúcou kvapalinou.

Fyzikálne javy stimulujú krvný obeh: odparovanie, zmeny tlaku a hustoty z prechodu z jedného stavu agregácie do druhého atď.

Princíp činnosti solárnych kolektorov je založený na príjme a akumulácii slnečnej energie odovzdávanej do chladiva (+)

Zhromažďovanie a akumulácia slnečnej energie sa vykonáva pomocou absorbérov. Je to buď pevná kovová platňa so začerneným vonkajším povrchom, alebo systém jednotlivých dosiek pripevnených k rúrkam.

Na výrobu hornej časti tela sa používajú krycie materiály, materiály s vysokou schopnosťou prepúšťať svetlo. Môže to byť plexisklo, podobné polymérne materiály, tvrdené typy tradičného skla.

Aby sa vylúčili energetické straty zo zadnej strany zariadenia, umiestni sa do krabice tepelná izolácia

Musím povedať, že polymérne materiály netolerujú vplyv ultrafialového žiarenia. Všetky typy plastov majú dostatočne vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti, čo často vedie k odtlakovaniu krytu. Preto by sa použitie takýchto materiálov na výrobu telesa kolektora malo obmedziť.

Voda ako nosič tepla sa môže používať iba v systémoch určených na dodávanie dodatočného tepla v období jeseň / jar. Ak sa plánuje využívanie slnečnej sústavy po celý rok pred prvým ochladením, prevádzková voda sa zmení na zmes s nemrznúcou zmesou.

Vo vzduchových solárnych systémoch sa vzduch používa ako nosič tepla. Kanály pre jeho pohyb môžu byť vyrobené z bežného profilovaného listu (+)

Ak je solárny kolektor nainštalovaný na vykurovanie malej budovy, ktorá nemá spojenie s autonómnym vykurovaním chaty alebo s centralizovanými sieťami, postaví sa jednoduchý jednokruhový systém s vykurovacím zariadením na začiatku.

Reťaz nezahŕňa obehové čerpadlá a vykurovacie zariadenia. Táto schéma je veľmi jednoduchá, ale môže fungovať iba v slnečnom lete.

Ak je kolektor zapojený do dvojobvodovej technickej štruktúry, všetko je oveľa komplikovanejšie, ale rozsah dní vhodných na použitie sa výrazne zvyšuje. Kolektor spracováva iba jeden okruh. Prevažujúca záťaž je priradená hlavnej vykurovacej jednotke, ktorá poháňa elektrinu alebo akýkoľvek druh paliva.

Na výrobu solárneho kolektora môžete použiť hotovú schému, môžete si zostaviť vlastný pilotný model a vyskúšať ho v praxi (+)

Napriek priamej závislosti výkonu solárnych zariadení od počtu slnečných dní sú tieto dopyty žiaduce a dopyt po solárnych zariadeniach neustále rastie. Sú populárne medzi remeselníkmi, ktorí sa snažia nasmerovať všetky druhy prírodnej energie na užitočný kanál.

Klasifikácia teploty

Existuje pomerne veľké množstvo kritérií, podľa ktorých sa klasifikujú tieto alebo tie návrhy solárnych systémov. Avšak pre zariadenia, ktoré môžete robiť vlastnými rukami a ktoré sa používajú na zásobovanie teplou vodou a kúrenie, je najracionálnejšie oddelenie podľa typu chladiacej kvapaliny.

Takže systémy môžu byť kvapalné a vzduchové. Prvý typ je častejšie použiteľný.

Okrem toho sa často používa klasifikácia podľa teploty, na ktorú sa pracovné uzly kolektora môžu zahriať:

1. Nízka teplota. Možnosti, ktoré môžu ohriať chladivo na 50 ° C. Používajú sa na ohrev vody v zavlažovacích nádobách, v kúpeľniach a sprchách v lete a na zvýšenie pohodlia počas chladných jarných a jesenných večerov.
2. Stredná teplota. Zabezpečte teplotu chladiacej kvapaliny 80 oC. Možno ich použiť na vykurovanie miestností. Tieto možnosti sú najvhodnejšie na usporiadanie súkromných domov.
3. Vysoká teplota. Teplota chladiacej zmesi v takýchto zariadeniach môže dosiahnuť 200 - 300 ° C. Používajú sa v priemyselnom meradle, inštalujú sa v teplárňach, komerčných budovách atď.

Vo vysokoteplotných solárnych systémoch sa používa pomerne zložitý proces prenosu tepelnej energie. Okrem toho zaberajú pôsobivý priestor, ktorý si väčšina milovníkov vidieckeho života nemôže dovoliť.

Výrobný proces je časovo náročný, jeho implementácia si vyžaduje špecializované vybavenie. Je takmer nemožné nezávisle vytvoriť taký variant slnečnej sústavy.

Je veľmi ťažké vyrábať vysokoteplotné solárne články na fotovoltaických konvertoroch doma

Ručne vyrábané rozdeľovače

Výroba solárneho zariadenia z vlastných rúk je vzrušujúci proces, ktorý prináša veľa výhod. Vďaka nemu je možné racionálne aplikovať voľné slnečné žiarenie, riešiť niekoľko dôležitých ekonomických problémov. Budeme analyzovať špecifiká vytvorenia plochého kolektora, ktorý dodáva vykurovaciu vodu do vykurovacieho systému.

DIY materiály

Najjednoduchším a cenovo najvýhodnejším materiálom pre vlastnú montáž telesa solárneho kolektora je drevený blok s doskou, preglejkou, doskami OSB alebo podobnými možnosťami. Alternatívne je možné použiť oceľový alebo hliníkový profil s podobnými plechmi. Kovové puzdro bude stáť trochu viac.

Materiály musia spĺňať požiadavky na vonkajšie konštrukcie. Životnosť solárneho kolektora sa pohybuje od 20 do 30 rokov.

Materiály teda musia mať určitý súbor prevádzkových charakteristík, ktoré umožnia využitie štruktúry počas celého obdobia.

Najlacnejšou a najjednoduchšou možnosťou pre materiály na výrobu puzdra je použitie reziva a drevotrieskových dosiek

Ak je puzdro vyrobené z dreva, potom sa životnosť materiálu dá dosiahnuť impregnáciou emulziami typu voda-polymér a potiahnutím farbami a lakmi.

Základným princípom, ktorý by sa mal pri navrhovaní a montáži solárneho kolektora dodržiavať, je dostupnosť materiálov z hľadiska ceny a schopnosti nakupovať. To znamená, že sa dajú nájsť vo voľnom predaji alebo sa môžu vyrobiť nezávisle od dostupných improvizovaných prostriedkov.

Nuansy tepelnej izolácie

Aby sa predišlo stratám tepelnej energie, na spodnej časti škatule je namontovaný izolačný materiál. Môže to byť polystyrén alebo minerálna vlna. Moderný priemysel vyrába pomerne rozsiahly sortiment izolačných materiálov.

Na izoláciu škatule môžete použiť izolačné fólie. Takto je možné zaistiť tepelnú izoláciu aj odraz slnečného svetla od povrchu fólie.

Ak sa ako izolačný materiál použije tuhá doska z polystyrénovej peny alebo expandovaného polystyrénu, môžu sa vyrezať drážky na položenie cievky alebo potrubného systému.Zvyčajne je kolektorový absorbér kladený na izoláciu a pevne pripevnený k spodnej časti telesa spôsobom, ktorý závisí od materiálu použitého pri výrobe telesa.

Tepelná izolácia slúži na zníženie tepelných strát v spodnej časti krytu. Je iracionálne vyrábať zariadenie v kovovom kufríku bez tepelnej izolácie (+).

Chladič solárneho kolektora

Jedná sa o absorpčný prvok. Je to systém rúrok, v ktorom je chladivo zohrievané a časti vyrobené najčastejšie z medeného plechu. Uvažuje sa o optimálnych materiáloch na výrobu chladiča medené rúry.

Domáci remeselníci vynašli lacnejšiu možnosť - špirálový výmenník tepla z polypropylénové rúry.

Zaujímavým rozpočtovým riešením je absorbér solárneho systému z flexibilnej polymérnej rúrky. Na pripojenie vstupných a výstupných zariadení sa používajú vhodné armatúry.Výber improvizovaných prostriedkov, z ktorých je možné vyrobiť výmenník tepla solárneho kolektora, je pomerne široký. Môže to byť výmenník tepla starej chladničky, polyetylénové vodovodné rúrky, oceľové panelové radiátory atď.

Dôležitým kritériom účinnosti je tepelná vodivosť materiálu, z ktorého je výmenník tepla vyrobený.

Pre vlastnú výrobu je meď tou najlepšou voľbou. Má tepelnú vodivosť 394 W / m². V prípade hliníka sa tento parameter pohybuje od 202 do 236 W / m².

Medené rúry sa považujú za najoptimálnejšiu možnosť výroby chladiča z hľadiska tepelného výkonu a životnosti

Veľký rozdiel v tepelnej vodivosti medzi medenými a polypropylénovými rúrkami však vôbec neznamená, že výmenník tepla s medenými rúrkami bude produkovať stokrát veľké objemy horúcej vody.

Za rovnakých podmienok bude výkon výmenníka tepla s medenou rúrkou o 20% efektívnejší ako výkon možnosti kov-plast. Výmenníky tepla vyrobené z polymérnych rúr majú teda právo na život. Okrem toho budú také možnosti oveľa lacnejšie.

Bez ohľadu na materiál potrubia musia byť všetky spoje zvárané aj závitové vzduchotesné. Potrubia môžu byť umiestnené ako navzájom rovnobežné, tak aj vo forme špirály.

Schéma typu cievky znižuje počet pripojení - znižuje pravdepodobnosť úniku a poskytuje rovnomernejší pohyb toku chladiacej kvapaliny.

Horná časť škatule, v ktorej je umiestnený výmenník tepla, je uzavretá sklom. Alternatívne môžete použiť moderné materiály, ako napríklad akrylový analóg alebo monolitický polykarbonát. Priesvitný materiál nemusí byť hladký, ale vlnitý alebo matný.

V klasickej verzii je skriňa s kolektorom uzavretá tvrdeným sklom, plexisklom, polykarbonátom alebo podobným materiálom. Remeselníci sa prispôsobili, aby namiesto skla používali polyetylén

Toto spracovanie znižuje odrazivosť materiálu. Okrem toho musí tento materiál odolávať značnému mechanickému namáhaniu.

V priemyselných dizajnoch takýchto solárnych systémov sa používa špeciálne solárne sklo. Takéto sklo sa vyznačuje nízkym obsahom železa, ktoré poskytuje menšie straty tepla.

Akumulačná nádrž alebo náhradná nádrž

Ako zásobník môžete použiť akúkoľvek kapacitu s objemom od 20 do 40 litrov. Urobí sa rad trochu menších nádrží spojených potrubiami v sériovom reťazci. Odporúča sa izolovať akumulačnú nádrž ako voda ohrievaná na slnku v nádrži bez izolácie rýchlo stratí tepelnú energiu.

V skutočnosti musí nosič tepla v solárnom vykurovacom systéme cirkulovať bez akumulácie, pretože tepelná energia, ktorá sa z nej získa, musí byť spotrebovaná počas obdobia prijímania.Akumulačná nádrž slúži skôr ako rozdeľovač zohriatej vody a priekopovej komory, ktorá udržuje tlakovú stabilitu v systéme.

Akumulačná nádrž v solárnych systémoch funguje ako distribútor vody a rezervoár, ktorý udržuje tlak (+)

Kroky solárnej montáže

Po výrobe kolektora a príprave všetkých základných konštrukčných prvkov systému môžete pristúpiť k priamej inštalácii.

Jedna z možností inštalácie cievky z polypropylénových rúr s tvarovkami a nátrubkami pomôže rýchlo zostaviť solárny kolektor (+)

Práce sa začínajú inštaláciou predsieňovej komory, ktorá je spravidla umiestnená v najvyššom možnom bode: v podkroví, samostatnej veže, nadjazdu atď.

Počas inštalácie treba poznamenať, že po naplnení systému kvapalným chladivom bude mať táto časť konštrukcie pôsobivú hmotnosť. Preto by ste mali overiť spoľahlivosť prekrytia alebo ho posilniť.

Po inštalácii nádrže pokračujte v inštalácii kolektora. Tento konštrukčný prvok systému sa nachádza na južnej strane. Uhol sklonu vzhľadom na horizont by mal byť od 35 do 45 stupňov.

Po inštalácii všetkých prvkov sú zviazané rúrkami, ktoré sa pripájajú do jedného hydraulického systému. Tesnosť hydraulického systému je dôležitým kritériom, od ktorého závisí účinná prevádzka solárneho kolektora.

Podľa schémy montáže solárneho systému na dodávku vody do vonkajšej sprchy môžete vybudovať štruktúru na ohrev vody na zavlažovanie alebo na príjemné chladné večery vytvoriť príjemné podmienky (+)

Na spojenie konštrukčných prvkov do jedného hydraulického systému sa používajú rúrky s priemerom palca a pol palca. Menší priemer sa používa na usporiadanie tlakovej časti systému.

Pod tlakovou časťou systému sa rozumie vstup vody do komory a odvádzanie ohriateho chladiva do vykurovacieho systému a prívod teplej vody. Zvyšok sa montuje pomocou rúr s väčším priemerom.

Rúry musia byť starostlivo izolované, aby sa zabránilo strate tepelnej energie. Na tento účel môžete použiť verzie moderných izolačných materiálov z polystyrénu, čadičovej vlny alebo fólie. Akumulačná nádrž a predsunutá komora sú tiež predmetom zahrievania.

Najjednoduchšou a najdostupnejšou možnosťou tepelnej izolácie skladovacej nádrže je konštrukcia škatule z preglejky alebo dosiek. Priestor medzi škatuľou a nádobou by mal byť vyplnený izolačným materiálom. Môže to byť troska, zmes slamy s hlinkou, suché piliny atď.

Solárny systém je nainštalovaný tak, že solárne kolektory sú umiestnené na najviac osvetlenej strane domu alebo pozemku (+)

Pred uvedením do prevádzky otestujte

Po nainštalovaní všetkých prvkov systému a zahriatí niektorých štruktúr môžete systém začať naplňovať tekutým chladivom. Počiatočné naplnenie systému by sa malo vykonať pomocou dýzy umiestnenej v dolnej časti kolektora.

To znamená, že plnenie sa vykonáva zdola nahor. Vďaka takýmto činnostiam sa dá predísť pravdepodobnému vzniku vzduchových zápch.

Voda alebo iné tekuté chladivo vstupuje do komory. Proces plnenia systému sa končí, keď voda začne vytekať z drenážnej rúrky prednej komory.

Pomocou plavákového ventilu môžete nastaviť optimálnu hladinu kvapaliny v prednej komore. Po naplnení systému chladiacou kvapalinou sa systém začne zahrievať v kolektore.

Proces zvyšovania teploty sa vyskytuje aj za oblačného počasia. Zahriate chladiace médium začína stúpať na vrchol zásobnej nádrže. K procesu prirodzenej cirkulácie dochádza, až kým teplota chladiva, ktoré vstupuje do radiátora, nie je vyrovnaná s teplotou nosiča opúšťajúceho kolektor.

Pri prietoku vody v hydraulickom systéme sa spustí plavákový ventil umiestnený v prednej komore. Takto sa udržiava konštantná úroveň. V tomto prípade bude studená voda vstupujúca do systému umiestnená v spodnej časti zásobnej nádrže. Proces miešania studenej a horúcej vody prakticky nedochádza.

V hydraulickom systéme je potrebné zabezpečiť inštaláciu uzatváracích ventilov, ktoré bránia spätnej cirkulácii chladiacej kvapaliny z kolektora do nádrže. K tomu dochádza, keď okolitá teplota klesne pod teplotu chladiacej kvapaliny.

Takéto ventily sa zvyčajne používajú v noci a večer.

Pripojenie k miestam spotreby teplej vody sa vykonáva pomocou štandardných miešačiek. Najlepšie sa vyhnúť bežným jednoduchým kohútikom. Za slnečného počasia môže teplota vody dosiahnuť 80 ° C - priame použitie takejto vody je nevhodné. Preto vodovodné batérie významne šetria horúcu vodu.

Výkon tohto solárneho ohrievača vody sa môže zlepšiť pridaním ďalších častí kolektora. Dizajn umožňuje pripevniť z dvoch kusov na neobmedzený počet.

Inštalácia viacerých solárnych kolektorov zvyšuje výkon solárneho systému

Základom takého solárneho kolektora na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou je princíp skleníkového efektu a tzv. Termosifónového efektu. Pri návrhu vykurovacieho telesa sa používa skleníkový efekt.

Slnečné lúče voľne prechádzajú cez priehľadný materiál v hornej časti kolektora a premieňajú sa na tepelnú energiu.

Tepelná energia je v uzavretom priestore kvôli tesnosti kanálovej časti kolektora. Termosifónový efekt sa používa v hydraulickom systéme, keď zohriate chladiace médium stúpa, zatiaľ čo chladivo premiestňuje a núti ho prejsť do vykurovacej zóny.

V dôsledku termosifónového efektu dochádza v systéme k stabilnej a nepretržitej prirodzenej cirkulácii chladiva

Výkon solárneho kolektora

Hlavným kritériom, ktoré ovplyvňuje výkonnosť solárnych systémov, je intenzita slnečného žiarenia. Množstvo potenciálne užitočného slnečného žiarenia v konkrétnej oblasti sa nazýva izolácia.

Hodnota izolácie v rôznych častiach sveta sa mení v pomerne širokom rozsahu. Na určenie priemerných ukazovateľov tejto hodnoty existujú špeciálne tabuľky. Zobrazujú priemerné slnečné žiarenie pre daný región.

Údaje o slnečnom žiarení v konkrétnom regióne je možné získať zo špeciálnych máp a tabuliek (+)

Okrem hodnoty izolácie ovplyvňuje výkon systému aj oblasť a materiál výmenníka tepla. Ďalším faktorom ovplyvňujúcim výkon systému je kapacita zásobníka. Optimálna kapacita nádrže sa vypočíta na základe plochy adsorbérov kolektora.

V prípade plochého kolektora je to celková plocha rúr, ktoré sú v kolektore. Táto hodnota sa v priemere rovná 75 litrom objemu nádrže na jeden m² kolektorovej rúrky. Úložná kapacita je druh tepelnej batérie.

Ceny od výrobcu

Leví podiel na finančných nákladoch na vybudovanie takéhoto systému spočíva vo výrobe kolektorov. To nie je prekvapujúce, dokonca ani pri priemyselných návrhoch solárnych systémov asi 60% nákladov pripadá na tento konštrukčný prvok. Finančné náklady budú závisieť od výberu materiálu.

Je potrebné poznamenať, že taký systém nie je schopný vykurovať miestnosť, iba pomôže ušetriť náklady a pomôže ohriať vodu vo vykurovacom systéme.Vzhľadom na pomerne vysoké náklady na energiu, ktoré sa vynakladajú na ohrev vody, solárny kolektor integrovaný do vykurovacieho systému takéto náklady výrazne znižuje.

Solárny kolektor sa celkom jednoducho integruje do systému vykurovania a dodávky teplej vody (+)

Na jeho výrobu sa používajú pomerne jednoduché a cenovo dostupné materiály. Okrem toho je takáto konštrukcia úplne neprchavá a nevyžaduje technickú údržbu. Údržba systému sa obmedzuje na pravidelnú kontrolu a čistenie zberného skla pred znečistením.

Ďalšie informácie o organizácii solárneho vykurovania v dome sú uvedené v tento článok.

Závery a užitočné video na túto tému

Proces výroby elementárneho solárneho kolektora:

Ako zostaviť a uviesť do prevádzky solárnu sústavu:

Samoobslužný solárny kolektor samozrejme nebude schopný konkurovať priemyselným modelom. Pri použití improvizovaných materiálov je pomerne ťažké dosiahnuť vysokú účinnosť, ktorú majú priemyselné vzory. Finančné náklady však budú oveľa nižšie v porovnaní s nákupom hotových zariadení.

napriek tomu, domáci solárny vykurovací systém významne zvyšujú úroveň komfortu a znižujú náklady na energiu, ktorá sa vyrába z tradičných zdrojov.

Máte skúsenosti s výstavbou solárneho kolektora? Alebo máte otázky týkajúce sa tohto materiálu? Zdieľajte informácie s našimi čitateľmi. Môžete zanechať komentár vo formulári nižšie.