Kako narediti sončni kolektor za ogrevanje z lastnimi rokami: navodila po korakih

Podražitev tradicionalnih virov energije spodbuja lastnike zasebnih hiš, da iščejo alternativne možnosti za ogrevanje svojih domov in ogrevanje vode.Strinjam se, da bo finančna komponenta vprašanja igrala pomembno vlogo pri izbiri ogrevalnega sistema.

Eden najbolj obetavnih načinov oskrbe z energijo je pretvorba sončnega sevanja. V ta namen se uporabljajo solarni sistemi. Razumevanje načela njihove zasnove in mehanizma delovanja, izdelava sončnega kolektorja za ogrevanje z lastnimi rokami ne bo težavna.

Povedali vam bomo o konstrukcijskih značilnostih solarnih sistemov, ponudili preprost diagram montaže in opisali materiale, ki jih je mogoče uporabiti. Faze dela spremljajo vizualne fotografije, gradivo dopolnjujejo videoposnetki o ustvarjanju in zagonu domačega kolektorja.

Načelo delovanja in konstrukcijske značilnosti

Sodobni solarni sistemi so eden izmed vrste alternativnih virov prejemanje toplote. Uporabljajo se kot pomožna ogrevalna oprema, ki pretvarja sončno sevanje v energijo, koristno za lastnike stanovanj.

Samo v južnih regijah lahko v celoti zagotovijo oskrbo s toplo vodo in ogrevanje v hladni sezoni. In le, če zasedajo dovolj veliko površino in so nameščeni na odprtih območjih, ki niso v senci dreves.

Kljub velikemu številu sort je njihovo načelo delovanja enako. Kaj solarni sistem To je vezje z zaporedno razporeditvijo naprav, ki dovajajo toplotno energijo in jo prenašajo do potrošnika.

Glavni delovni elementi so sončne celice na osnovi fotocelic ali sončnih kolektorjev. tehnologija sklop sončnega generatorja na fotografskih ploščah je nekoliko bolj zapleten kot na cevastem kolektorju.

V tem članku si bomo ogledali drugo možnost - sistem sončnih kolektorjev.

Sončni kolektorji še vedno služijo kot pomožni dobavitelji energije. Zaradi nezmožnosti napovedi jasnega števila sončnih dni je nevarno popolnoma preklopiti ogrevanje doma na solarni sistem

Zbiralniki so sistem cevi, zaporedno povezanih z izhodnimi in vhodnimi linijami ali razporejenih v obliki tuljave. Skozi cevi kroži procesna voda, zračni tok ali mešanica vode in neke vrste tekočine, ki ne zmrzuje.

Kroženje spodbujajo fizikalni pojavi: izhlapevanje, spremembe tlaka in gostote pri prehodu iz enega agregatnega stanja v drugega itd.

Načelo delovanja sončnih kolektorjev temelji na sprejemu in akumulaciji sončne energije, ki jo posreduje hladilni tekočini (+)

Zbiranje in akumulacija sončne energije se izvaja z absorberji. To je trdna kovinska plošča s črno zunanjo površino ali sistem posameznih plošč, pritrjenih na cevi.

Za izdelavo zgornjega dela telesa, pokrova, so uporabljeni materiali z visoko sposobnostjo prepustnosti svetlobe. To je lahko pleksi steklo, podobni polimerni materiali, kaljene vrste tradicionalnega stekla.

Da bi preprečili izgube energije, je v ohišju na zadnji strani naprave nameščena toplotna izolacija

Povedati je treba, da polimerni materiali slabo prenašajo vpliv ultravijoličnih žarkov.Vse vrste plastike imajo precej visok koeficient toplotnega raztezanja, kar pogosto vodi do zmanjšanja tlaka v ohišju. Zato je treba uporabo takšnih materialov za izdelavo telesa zbiralnika omejiti.

Voda kot hladilno sredstvo se lahko uporablja samo v sistemih, ki so namenjeni za dodatno ogrevanje v jesensko-pomladnem obdobju. Če nameravate solarni sistem uporabljati vse leto, pred prvim hladnim sunkom zamenjajte tehnološko vodo z mešanico vode in sredstva proti zmrzovanju.

Zračni solarni sistemi uporabljajo zrak kot hladilno sredstvo. Kanali za njegovo gibanje so lahko izdelani iz navadnih valovitih plošč (+)

Če je sončni kolektor nameščen za ogrevanje majhne stavbe, ki nima povezave z avtonomnim ogrevanjem koče ali s centraliziranimi omrežji, je zgrajen preprost enokrožni sistem z ogrevalno napravo na začetku.

Veriga ne vključuje obtočnih črpalk in grelnih naprav. Shema je izjemno preprosta, vendar lahko deluje le v sončnih poletjih.

Ko je kolektor vključen v dvokrožno tehnično strukturo, je vse veliko bolj zapleteno, vendar se obseg dni, primernih za uporabo, znatno poveča. Kolektor obdeluje samo eno vezje. Prevladujoča obremenitev je glavna grelna enota, ki deluje na elektriko ali katero koli vrsto goriva.

Za izdelavo sončnega kolektorja lahko uporabite že pripravljeno vezje, lahko sestavite svoj pilotni model in ga preizkusite v praksi (+)

Kljub neposredni odvisnosti delovanja solarnih naprav od števila sončnih dni, so te iskane in povpraševanje po solarnih napravah vztrajno narašča. Priljubljeni so med ljudskimi obrtniki, ki si prizadevajo vse vrste naravne energije usmeriti v koristne kanale.

Razvrstitev glede na temperaturna merila

Obstaja precej veliko število kriterijev, po katerih se razvrščajo nekateri modeli sončnih sistemov. Vendar pa bi bilo za naprave, ki jih je mogoče izdelati z lastnimi rokami in jih uporabljati za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje, najbolj racionalna možnost, da jih ločite glede na vrsto hladilne tekočine.

Tako so sistemi lahko tekoči in zračni. Prva vrsta se pogosteje uporablja.

Poleg tega se pogosto uporablja klasifikacija glede na temperaturo, do katere se lahko segrejejo delovni deli kolektorja:

1. Nizka temperatura. Možnosti, ki lahko segrejejo hladilno tekočino do 50ºС. Uporabljajo se za ogrevanje vode v namakalnih rezervoarjih, v kopalnih kadeh in tuših poleti ter za izboljšanje udobnih pogojev v hladnih spomladansko-jesenskih večerih.
2. Srednja temperatura. Zagotovite temperaturo hladilne tekočine 80ºС. Uporabljajo se lahko za ogrevanje prostorov. Te možnosti so najbolj primerne za opremljanje zasebnih domov.
3. Visoka temperatura. Temperatura hladilne tekočine v takšnih napravah lahko doseže do 200-300ºС. Uporabljajo se v industrijskem obsegu, nameščeni za ogrevanje proizvodnih delavnic, poslovnih zgradb itd.

Visokotemperaturni solarni sistemi uporabljajo precej zapleten proces prenosa toplotne energije. Poleg tega zasedajo impresivno količino prostora, ki si ga večina naših ljubiteljev podeželskega življenja ne more privoščiti.

Postopek izdelave je delovno intenziven, izvedba pa zahteva specializirano opremo. Takšno različico solarnega sistema je skoraj nemogoče narediti sami.

Precej težko je izdelati visokotemperaturne sončne celice s fotovoltaičnimi pretvorniki doma

Ročno izdelan razdelilnik

Izdelava sončne naprave z lastnimi rokami je fascinanten proces, ki prinaša veliko koristi. Zahvaljujoč temu lahko racionalno izkoristite brezplačno sončno sevanje in rešite več pomembnih gospodarskih problemov. Oglejmo si posebnosti ustvarjanja ploščatega kolektorja, ki dovaja ogrevano vodo v ogrevalni sistem.

DIY materiali

Najenostavnejši in cenovno najugodnejši material za samomontažo telesa sončnega kolektorja je lesena kocka s ploščo, vezane plošče, OSB plošče ali podobne možnosti. Kot alternativo lahko uporabite jekleni ali aluminijasti profil s podobnimi listi. Kovinsko ohišje bo stalo malo več.

Materiali morajo izpolnjevati zahteve za konstrukcije, ki se uporabljajo na prostem. Življenjska doba sončnega kolektorja je od 20 do 30 let.

To pomeni, da morajo imeti materiali določen niz značilnosti delovanja, ki bodo omogočile uporabo konstrukcije skozi celotno življenjsko dobo.

Najcenejša in najpreprostejša možnost materialov za izdelavo karoserije je uporaba lesa in ivernih plošč.

Če je telo izdelano iz lesa, se lahko vzdržljivost materiala zagotovi z impregnacijo z vodno-polimernimi emulzijami in premazom z barvami in laki.

Osnovno načelo, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju in montaži sončnega kolektorja, je dostopnost materialov glede na ceno in razpoložljivost. To pomeni, da jih je mogoče najti na prostem trgu ali izdelati neodvisno iz razpoložljivih materialov.

Nianse toplotne izolacije

Za preprečitev izgube toplotne energije je na dnu škatle nameščen izolacijski material. To je lahko polistirenska pena ali mineralna volna. Sodobna industrija proizvaja precej široko paleto izolacijskih materialov.

Za izolacijo škatle lahko uporabite možnosti izolacije s folijo. Na ta način je mogoče zagotoviti tako toplotno izolacijo kot odboj sončne svetlobe od površine folije.

Če se kot izolacijski material uporablja plošča iz trde pene ali ekspandiranega polistirena, je mogoče izrezati utore za namestitev tuljave ali cevnega sistema. Običajno je absorber kolektorja nameščen na vrhu toplotne izolacije in trdno pritrjen na dno ohišja na način, ki je odvisen od materiala, uporabljenega pri izdelavi ohišja.

Toplotna izolacija služi za zmanjšanje izgube toplotne energije skozi dno ohišja. Neracionalno je izdelovati napravo v kovinskem ohišju brez toplotne izolacije (+)

Hladilnik sončnega kolektorja

To je vpojni element. Gre za sistem cevi, v katerem se segreva hladilna tekočina, in delov, ki so najpogosteje iz bakrene pločevine. Šteje se, da so optimalni materiali za izdelavo hladilnega telesa bakrene cevi.

Domači obrtniki so izumili cenejšo možnost - spiralni izmenjevalnik toplote iz polipropilenske cevi.

Zanimiva proračunska rešitev je absorber solarnega sistema iz fleksibilne polimerne cevi. Za povezavo z napravami na vhodu in izhodu se uporabljajo ustrezni fitingi.Izbira razpoložljivih materialov, iz katerih je mogoče izdelati prenosnik toplote sončnega kolektorja, je precej široka. To je lahko toplotni izmenjevalnik starega hladilnika, polietilenske vodovodne cevi, jekleni panelni radiatorji itd.

Pomemben kriterij učinkovitosti je toplotna prevodnost materiala, iz katerega je izdelan toplotni izmenjevalnik.

Za samoproizvodnjo je najboljša možnost baker. Ima toplotno prevodnost 394 W/m². Za aluminij se ta parameter spreminja od 202 do 236 W/m².

Bakrene cevi veljajo za najbolj optimalno možnost za izdelavo hladilnega telesa glede na toplotne lastnosti in odpornost proti obrabi

Vendar velika razlika v parametrih toplotne prevodnosti med bakrenimi in polipropilenskimi cevmi ne pomeni, da bo toplotni izmenjevalnik z bakrenimi cevmi proizvedel stokrat večje količine tople vode.

Pod enakimi pogoji bo zmogljivost izmenjevalnika toplote iz bakrenih cevi 20% učinkovitejša od zmogljivosti kovinsko-plastičnih možnosti. Torej imajo izmenjevalniki toplote iz polimernih cevi pravico do življenja. Poleg tega bodo takšne možnosti veliko cenejše.

Ne glede na material cevi morajo biti vsi priključki, tako varjeni kot navojni, zatesnjeni. Cevi so lahko nameščene bodisi vzporedno druga z drugo bodisi v obliki tuljave.

Tokokrog v obliki tuljave zmanjša število priključkov - to zmanjša verjetnost puščanja in zagotavlja enakomernejši pretok hladilne tekočine.

Zgornji del škatle, v kateri je izmenjevalnik toplote, je prekrit s steklom.Kot alternativo lahko uporabite sodobne materiale, na primer akrilni analog ali monolitni polikarbonat. Prosojni material morda ni gladek, ampak žlebast ali mat.

V klasični izvedbi je škatla z zbiralnikom zaprta s kaljenim steklom, pleksi steklom, polikarbonatom ali podobnim materialom. Obrtniki so se naučili uporabljati polietilen namesto stekla

Ta obdelava zmanjša odbojnost materiala. Poleg tega mora ta material prenesti znatne mehanske obremenitve.

V industrijskih vzorcih takšnih solarnih sistemov se uporablja posebno solarno steklo. Za to steklo je značilna nizka vsebnost železa, kar zagotavlja manjše izgube toplotne energije.

Shranjevalni rezervoar ali sprednja komora

Kot zalogovnik lahko uporabite katero koli posodo s prostornino od 20 do 40 litrov. Zadošča vrsta nekoliko manjših rezervoarjev, povezanih s cevmi v zaporedno verigo. Zalogovnik je priporočljivo izolirati, saj Voda, segreta na soncu v posodi brez izolacije, bo hitro izgubila toplotno energijo.

Pravzaprav mora hladilna tekočina v sistemu solarnega ogrevanja krožiti brez kopičenja, ker Iz njega prejeto toplotno energijo je treba porabiti v času prejema. Zalogovnik služi bolj kot razdelilnik ogrevane vode in prednja komora, ki vzdržuje stabilnost tlaka v sistemu.

Zalogovnik v solarnih sistemih deluje kot razdelilnik vode in rezervoar, ki vzdržuje pritisk (+)

Faze sestavljanja sončnega sistema

Po izdelavi zbiralnika in pripravi vseh sestavnih konstrukcijskih elementov sistema lahko začnete neposredno namestitev.

Ena od možnosti za izdelavo tuljave iz polipropilenskih cevi s fitingi in T-ji vam bo pomagala hitro sestaviti sončni kolektor (+)

Dela se začnejo z namestitvijo sprednje kamere, ki se praviloma postavi na najvišjo možno točko: na podstrešju, prostostoječem stolpu, nadvozu itd.

Pri namestitvi je treba upoštevati, da bo po polnjenju sistema s tekočim hladilnim sredstvom ta del konstrukcije imel impresivno težo. Zato se morate prepričati, da je strop zanesljiv ali ga okrepiti.

Po namestitvi posode se lotite namestitve zbiralnika. Ta strukturni element sistema se nahaja na južni strani. Kot naklona glede na obzorje mora biti od 35 do 45 stopinj.

Po namestitvi vseh elementov so povezani s cevmi, ki jih povezujejo v en sam hidravlični sistem. Tesnost hidravličnega sistema je pomemben kriterij, od katerega je odvisno učinkovito delovanje sončnega kolektorja.

Glede na montažni diagram solarnega sistema za oskrbo z vodo v poletni prhi lahko zgradite konstrukcijo za ogrevanje vode za namakanje ali ustvarite udobne pogoje v hladnih večerih (+)

Za povezavo strukturnih elementov v en sam hidravlični sistem se uporabljajo cevi s premerom palca in pol palca. Manjši premer se uporablja za izdelavo tlačnega dela sistema.

Tlačni del sistema se nanaša na vnos vode v prednjo komoro in izhod segrete hladilne tekočine v sistem ogrevanja in oskrbe s toplo vodo. Preostanek je nameščen s pomočjo cevi večjega premera.

Da bi preprečili izgubo toplotne energije, je treba cevi skrbno izolirati.V ta namen lahko uporabite polistirensko peno, bazaltno volno ali folijske različice sodobnih izolacijskih materialov. Zalogovnik in prednja komora sta prav tako predmet postopka izolacije.

Najenostavnejša in najugodnejša možnost za toplotno izolacijo hranilnika je, da okoli njega zgradite škatlo iz vezanega lesa ali plošč. Prostor med škatlo in posodo mora biti napolnjen z izolacijskim materialom. Lahko je žlindra volna, mešanica slame in gline, suha žagovina itd.

Solarni sistem je nameščen tako, da so sončni kolektorji nameščeni na najbolj osvetljeni strani hiše ali parcele (+)

Test pred zagonom

Po namestitvi vseh elementov sistema in izolaciji dela konstrukcij lahko začnete sistem polniti s tekočim hladilnim sredstvom. Začetno polnjenje sistema je treba izvesti skozi cev, ki se nahaja na dnu razdelilnika.

To pomeni, da se polnjenje izvaja od spodaj navzgor. Zahvaljujoč takšnim dejanjem se je mogoče izogniti morebitnemu nastanku zračnih zastojev.

Voda ali druga tekoča hladilna tekočina vstopi v sprednjo komoro. Postopek polnjenja sistema se konča, ko voda začne teči iz drenažne cevi sprednjega prekata.

S pomočjo plovnega ventila lahko nastavite optimalno raven tekočine v sprednji komori. Po polnjenju sistema s hladilno tekočino se začne segrevati v kolektorju.

Proces dviga temperature se pojavi tudi v oblačnem vremenu. Segreto hladilno sredstvo se začne dvigovati v zgornji del hranilnika. Proces naravne cirkulacije se pojavi, dokler temperatura hladilne tekočine, ki vstopa v radiator, ni enaka temperaturi hladilne tekočine, ki zapusti kolektor.

Ko voda teče v hidravlični sistem, se aktivira plovni ventil, ki se nahaja v sprednji komori. Tako se bo ohranila konstantna raven. V tem primeru bo hladna voda, ki vstopa v sistem, nameščena v spodnjem delu rezervoarja. Postopek mešanja hladne in tople vode praktično ne poteka.

V hidravličnem sistemu je treba zagotoviti vgradnjo zapornih ventilov, ki bodo preprečili povratno kroženje hladilne tekočine iz zbiralnika v rezervoar. To se zgodi, ko temperatura okolja pade pod temperaturo hladilne tekočine.

Takšni zaporni ventili se običajno uporabljajo ponoči in zvečer.

Dovod tople vode do odjemnih mest se izvaja s standardnimi mešalniki. Bolje je, da ne uporabljate običajnih enojnih pip. V sončnem vremenu lahko temperatura vode doseže tudi do 80°C – takšno vodo je neprijetno neposredno uporabljati. Tako bodo mešalniki znatno prihranili toplo vodo.

Zmogljivost takšnega solarnega grelnika vode lahko povečate z dodajanjem dodatnih kolektorskih delov. Zasnova omogoča montažo od dveh do neomejenega števila kosov.

Zmogljivost solarnega sistema se poveča z vgradnjo več sončnih kolektorjev

Ta sončni kolektor za ogrevanje in pripravo tople vode deluje na principu učinka tople grede in tako imenovanega termosifonskega učinka. Učinek tople grede se uporablja pri oblikovanju grelnega elementa.

Sončni žarki neovirano prehajajo skozi prozoren material zgornjega dela kolektorja in se pretvarjajo v toplotno energijo.

Toplotna energija konča v zaprtem prostoru zaradi tesnosti škatle razdelka kolektorja. Termosifonski učinek se uporablja v hidravličnem sistemu, ko se segreta hladilna tekočina dvigne navzgor, izpodriva hladno hladilno tekočino in jo prisili, da se premakne v območje ogrevanja.

Zahvaljujoč termosifonskemu učinku pride do stabilnega in neprekinjenega naravnega kroženja hladilne tekočine v sistemu

Zmogljivost sončnega kolektorja

Glavni kriterij, ki vpliva na delovanje solarnih sistemov, je intenzivnost sončnega sevanja. Količina potencialno koristnega sončnega sevanja, ki pade na določeno ozemlje, se imenuje insolacija.

Količina osončenosti na različnih delih sveta se zelo razlikuje. Za določitev povprečnih kazalcev te vrednosti obstajajo posebne tabele. Prikazujejo povprečno sončno osončenost za določeno regijo.

Podatke o sončni insolaciji v določeni regiji lahko pridobimo iz posebnih kart in tabel (+)

Poleg količine insolacije na delovanje sistema vplivata površina in material toplotnega izmenjevalnika. Drugi dejavnik, ki vpliva na delovanje sistema, je prostornina zalogovnika. Optimalna prostornina rezervoarja se izračuna na podlagi površine zbiralnih adsorberjev.

V primeru ploščatega kolektorja je to skupna površina cevi, ki so v kolektorski škatli. Ta vrednost je v povprečju enaka 75 litrov prostornine rezervoarja na m² površine kolektorske cevi. Hranilnik je neke vrste hranilnik toplote.

Cene tovarniških naprav

Levji delež finančnih stroškov za izgradnjo takšnega sistema pade na izdelavo kolektorjev. To ni presenetljivo; tudi pri industrijskih modelih solarnih sistemov približno 60% stroškov prihaja iz tega strukturnega elementa. Finančni stroški bodo odvisni od izbire določenega materiala.

Treba je opozoriti, da tak sistem ne more ogrevati prostora, temveč bo le pomagal prihraniti stroške, saj bo pomagal ogreti vodo v ogrevalnem sistemu. Glede na precej visoke stroške energije, ki se porabijo za ogrevanje sanitarne vode, solarni kolektor, vgrajen v ogrevalni sistem, te stroške bistveno zmanjša.

Sončni kolektor se enostavno vključi v sistem ogrevanja in tople vode (+)

Za njegovo izdelavo se uporabljajo precej preprosti in cenovno dostopni materiali. Poleg tega je ta zasnova popolnoma energetsko neodvisna in ne zahteva tehničnega vzdrževanja. Skrb za sistem se zmanjša na občasne preglede in čiščenje kolektorskega stekla pred umazanijo.

Dodatne informacije o organizaciji sončnega ogrevanja v hiši so predstavljene v Ta članek.

Zaključki in uporaben video na to temo

Postopek izdelave osnovnega sončnega kolektorja:

Kako sestaviti in zagnati solarni sistem:

Seveda sončni kolektor, izdelan sam, ne bo mogel tekmovati z industrijskimi modeli. Z uporabo razpoložljivih materialov je precej težko doseči visoko učinkovitost, ki jo imajo industrijski modeli. Toda finančni stroški bodo veliko nižji v primerjavi z nakupom že pripravljenih naprav.

Kljub temu, domači solarni sistem ogrevanja bo znatno povečala raven udobja in zmanjšala stroške energije, pridobljene iz tradicionalnih virov.

Ali imate izkušnje z izdelavo sončnega kolektorja? Ali pa imate še vedno vprašanja o predstavljenem gradivu? Prosimo, delite informacije z našimi bralci. Komentarje lahko pustite v spodnjem obrazcu.