Како направити соларни колектор за грејање сопственим рукама: водич корак по корак

Пораст трошкова традиционалних извора енергије подстиче власнике приватних кућа да траже алтернативне опције за грејање својих домова и загревање воде.Слажете се, финансијска компонента питања ће играти важну улогу при избору система грејања.

Један од најперспективнијих метода снабдевања енергијом је конверзија сунчевог зрачења. У ту сврху се користе соларни системи. Разумевање принципа њиховог дизајна и механизма рада, прављење соларног колектора за грејање сопственим рукама неће бити тешко.

Рећи ћемо вам о карактеристикама дизајна соларних система, понудити једноставан дијаграм монтаже и описати материјале који се могу користити. Фазе рада су праћене визуелним фотографијама, материјал је допуњен видео записима о стварању и пуштању у рад домаћег колекционара.

Принцип рада и карактеристике дизајна

Савремени соларни системи су један од врсте алтернативних извора примање топлоте. Користе се као помоћна опрема за грејање која претвара сунчево зрачење у енергију корисну власницима кућа.

Они су у стању да у потпуности обезбеде снабдевање топлом водом и грејање током хладне сезоне само у јужним регионима. И само ако заузимају довољно велику површину и постављене су на отвореним површинама које нису засјењене дрвећем.

Упркос великом броју сорти, њихов принцип рада је исти. Било који Сунчев систем То је коло са секвенцијалним распоредом уређаја који снабдевају топлотну енергију и преносе је до потрошача.

Главни радни елементи су соларни панели на бази фотоћелија или соларних колектора. Технологија склоп соларног генератора на фотографским плочама је нешто компликованије него на цевастим колекторима.

У овом чланку ћемо погледати другу опцију - систем соларног колектора.

Соларни колектори и даље служе као помоћни снабдевачи енергијом. Опасно је потпуно пребацити грејање куће на соларни систем због немогућности предвиђања јасног броја сунчаних дана

Колектори су систем цеви повезаних у серију на излазне и улазне линије или постављене у облику завојнице. Процесна вода, проток ваздуха или мешавина воде и неке врсте течности која се не смрзава циркулише кроз цеви.

Циркулацију подстичу физичке појаве: испаравање, промена притиска и густине са преласка из једног агрегатног стања у друго итд.

Принцип рада соларних колектора заснива се на пријему и акумулацији сунчеве енергије која се преноси на расхладну течност (+)

Сакупљање и акумулација сунчеве енергије се врши помоћу апсорбера. Ово је или чврста метална плоча са поцрњелом спољашњом површином, или систем појединачних плоча причвршћених за цеви.

За израду горњег дела тела, поклопца, користе се материјали са високом способношћу преноса светлости. Ово може бити плексиглас, слични полимерни материјали, каљени типови традиционалног стакла.

Да би се елиминисао губитак енергије, термоизолација се поставља у кутију на задњој страни уређаја

Мора се рећи да полимерни материјали слабо толеришу утицај ултраљубичастих зрака.Све врсте пластике имају прилично висок коефицијент топлотног ширења, што често доводи до смањења притиска кућишта. Због тога би употреба таквих материјала за производњу тела колектора требало да буде ограничена.

Вода као расхладна течност се може користити само у системима који су дизајнирани за снабдевање додатном топлотом у јесенско/пролећном периоду. Ако планирате да користите соларни систем током целе године, пре првог захлађења, промените процесну воду у мешавину ње и антифриза.

Ваздушни соларни системи користе ваздух као расхладну течност. Канали за његово кретање могу се направити од обичних валовитих листова (+)

Ако је соларни колектор уграђен за загревање мале зграде која нема везу са аутономним грејањем викендице или са централизованим мрежама, конструише се једноставан систем са једним кругом са уређајем за грејање на почетку.

Ланац не укључује циркулационе пумпе и уређаје за грејање. Шема је изузетно једноставна, али може радити само у сунчаним љетима.

Када је колектор укључен у техничку структуру са двоструким кругом, све је много компликованије, али је опсег дана погодних за употребу значајно повећан. Колектор обрађује само једно коло. Претежно оптерећење је на главној јединици за грејање, која ради на струју или било коју врсту горива.

Да бисте направили соларни колектор, можете користити готови круг, можете направити свој пилот модел и тестирати га у пракси (+)

Упркос директној зависности перформанси соларних уређаја од броја сунчаних дана, они су тражени, а потражња за соларним уређајима се стално повећава. Популарни су међу народним занатлијама који настоје да све врсте природне енергије каналишу у корисне канале.

Класификација према температурним критеријумима

Постоји прилично велики број критеријума по којима се класификују одређени дизајни соларног система. Међутим, за уређаје који се могу направити сопственим рукама и користити за снабдевање топлом водом и грејање, најрационалнија опција би била да се одвоје по врсти расхладне течности.

Дакле, системи могу бити течни и ваздушни. Први тип је чешће применљив.

Поред тога, често се користи класификација на основу температуре до које се радне компоненте колектора могу загрејати:

1. Ниске температуре. Опције које могу загрејати расхладну течност до 50ºС. Користе се за загревање воде у резервоарима за наводњавање, у кадама и тушевима лети и за побољшање удобних услова у прохладним пролећно-јесењим вечерима.
2. Средња температура. Обезбедите температуру расхладне течности од 80ºС. Могу се користити за загревање просторија. Ове опције су најпогодније за опремање приватних кућа.
3. Висока температура. Температура расхладне течности у таквим инсталацијама може да достигне 200-300ºС. Користе се у индустријском обиму, инсталирају се за грејање производних радионица, пословних објеката итд.

Високотемпературни соларни системи користе прилично сложен процес преноса топлотне енергије. Поред тога, они заузимају импресивну количину простора, што већина наших љубитеља сеоског живота не може приуштити.

Процес производње је радно интензиван, а имплементација захтева специјализовану опрему. Готово је немогуће самостално направити такву верзију соларног система.

Прилично је тешко направити соларне панеле високе температуре помоћу фотонапонских претварача код куће

Ручно рађен многоструки склоп

Израда соларног уређаја сопственим рукама је фасцинантан процес који доноси много предности. Захваљујући њему, можете рационално користити слободно сунчево зрачење и решити неколико важних економских проблема. Хајде да погледамо специфичности стварања равног колектора који снабдева загрејану воду у систем грејања.

ДИИ материјали

Најједноставнији и најприступачнији материјал за самомонтажу тела соларног колектора је дрвени блок са даском, шперплоча, ОСБ плоче или сличне опције. Као алтернативу, можете користити челични или алуминијумски профил са сличним листовима. Метално кућиште коштаће мало више.

Материјали морају испуњавати захтеве за конструкције које се користе на отвореном. Век трајања соларног колектора варира од 20 до 30 година.

То значи да материјали морају имати одређени скуп карактеристика перформанси који ће омогућити да се структура користи током читавог животног века.

Најјефтинија и најједноставнија опција за материјале за израду каросерије је употреба дрвета и иверице

Ако је тело направљено од дрвета, онда се издржљивост материјала може осигурати импрегнацијом водено-полимерним емулзијама и премазивањем бојама и лаковима.

Основни принцип који треба поштовати при пројектовању и монтажи соларног колектора је доступност материјала у погледу цене и доступности. Односно, могу се наћи или на отвореном тржишту или направљени независно од доступних материјала.

Нијансе топлотне изолације

Да би се спречио губитак топлотне енергије, изолациони материјал се поставља на дно кутије. Ово може бити полистиренска пена или минерална вуна. Савремена индустрија производи прилично широк спектар изолационих материјала.

Да бисте изоловали кутију, можете користити опције изолације фолије. На овај начин је могуће обезбедити како топлотну изолацију, тако и рефлексију сунчеве светлости од површине фолије.

Ако се плоча од круте пене или експандираног полистирена користи као изолациони материјал, жлебови се могу изрезати како би се прилагодили систему намотаја или цеви. Обично се колекторски апсорбер поставља на врх топлотне изолације и чврсто фиксира за дно кућишта на начин који зависи од материјала који се користи у производњи кућишта.

Топлотна изолација служи за смањење губитка топлотне енергије кроз дно кућишта. Нерационално је производити уређај у металном кућишту без топлотне изолације (+)

Расхладни елемент соларног колектора

Ово је упијајући елемент. Реч је о систему цеви у коме се загрева расхладна течност, а делови су најчешће од бакарног лима. Сматра се да су оптимални материјали за производњу хладњака бакарне цеви.

Кућни мајстори су измислили јефтинију опцију - спирални измењивач топлоте од полипропиленске цеви.

Интересантно буџетско решење је апсорбер соларног система направљен од флексибилне полимерне цеви. За повезивање са уређајима на улазу и излазу користе се одговарајући фитинги.Избор расположивих материјала од којих се може направити измењивач топлоте соларног колектора је прилично широк. Ово може бити измењивач топлоте старог фрижидера, полиетиленске цеви за воду, челични панелни радијатори итд.

Важан критеријум ефикасности је топлотна проводљивост материјала од којег је направљен измењивач топлоте.

За самопроизводњу, бакар је најбоља опција. Има топлотну проводљивост од 394 В/м². За алуминијум, овај параметар варира од 202 до 236 В/м².

Бакарне цеви се сматрају најоптималнијом опцијом за производњу хладњака у погледу термичких својстава и отпорности на хабање

Међутим, велика разлика у параметрима топлотне проводљивости између бакарних и полипропиленских цеви не значи да ће измењивач топлоте са бакарним цевима производити стотине пута веће количине топле воде.

Под једнаким условима, перформансе измењивача топлоте од бакарних цеви биће 20% ефикасније од перформанси метал-пластичних опција. Дакле, измењивачи топлоте направљени од полимерних цеви имају право на живот. Поред тога, такве опције ће бити много јефтиније.

Без обзира на материјал цеви, сви прикључци, и заварени и навојни, морају бити заптивни. Цеви се могу поставити или паралелно једна са другом или у облику намотаја.

Коло типа намотаја смањује број прикључака - ово смањује вероватноћу цурења и обезбеђује равномернији проток расхладне течности.

Горњи део кутије у којој се налази измењивач топлоте је прекривен стаклом.Као алтернативу, можете користити савремене материјале, као што је акрилни аналог или монолитни поликарбонат. Прозирни материјал можда није гладак, већ ужлебљен или мат.

У класичној верзији кутија са колектором је затворена каљеним стаклом, плексигласом, поликарбонатом или сличним материјалом. Мајстори су научили да користе полиетилен уместо стакла

Овај третман смањује рефлективност материјала. Поред тога, овај материјал мора издржати значајна механичка оптерећења.

У индустријским узорцима таквих соларних система користи се специјално соларно стакло. Ово стакло карактерише низак садржај гвожђа, што обезбеђује мање губитке топлотне енергије.

Резервоар за складиштење или предња комора

Било који контејнер запремине од 20 до 40 литара може се користити као резервоар за складиштење. Серија мало мањих резервоара повезаних цевима у серијски ланац ће бити довољна. Препоручљиво је изоловати резервоар за складиштење, јер Вода загрејана сунцем у посуди без изолације брзо ће изгубити топлотну енергију.

У ствари, расхладна течност у систему соларног грејања мора да циркулише без акумулације, јер Топлотна енергија добијена од њега мора се потрошити током периода пријема. Резервоар за складиштење радије служи као дистрибутер загрејане воде и предња комора која одржава стабилност притиска у систему.

Резервоар за складиштење у соларним системима ради као дистрибутер воде и резервоар који одржава притисак (+)

Фазе монтаже соларног система

Након производње колектора и припреме свих конститутивних конструктивних елемената система, можете започети директну монтажу.

Једна од опција за конструкцију завојнице од полипропиленских цеви са спојницама и Т-прикључцима помоћи ће вам да брзо саставите соларни колектор (+)

Рад почиње постављањем предње камере, која се по правилу поставља на највишој могућој тачки: у поткровљу, самостојећој кули, надвожњаку итд.

Приликом уградње треба узети у обзир да ће након пуњења система течним расхладним средством овај део конструкције имати импресивну тежину. Због тога треба да се уверите да је плафон поуздан или да га ојачате.

Након постављања контејнера, почните да инсталирате колектор. Овај структурни елемент система налази се на јужној страни. Угао нагиба у односу на хоризонт треба да буде од 35 до 45 степени.

Након уградње свих елемената, они су везани цевима, повезујући их у један хидраулички систем. Непропусност хидрауличког система је важан критеријум од којег зависи ефикасан рад соларног колектора.

Према дијаграму монтаже соларног система за снабдевање водом летњег туша, можете изградити структуру за загревање воде за наводњавање или створити угодне услове у хладним вечерима (+)

За повезивање конструктивних елемената у један хидраулички систем користе се цеви пречника инча и по инча. Мањи пречник се користи за конструисање потисног дела система.

Део притиска система се односи на улаз воде у предњу комору и излаз загрејане расхладне течности у систем грејања и топле воде. Остатак се монтира помоћу цеви већег пречника.

Да бисте спречили губитак топлотне енергије, цеви треба пажљиво изоловати.У ту сврху можете користити полистиренску пену, базалтну вуну или фолијске верзије савремених изолационих материјала. Резервоар за складиштење и предња комора такође подлежу поступку изолације.

Најједноставнија и најприступачнија опција за топлотну изолацију резервоара за складиштење је изградња кутије од шперплоче или плоча око ње. Простор између кутије и контејнера треба попунити изолационим материјалом. То може бити вуна од шљаке, мешавина сламе и глине, сува пиљевина итд.

Соларни систем је инсталиран тако да се соларни колектори налазе на најосвијетљенијој страни куће или локације (+)

Тест пре пуштања у рад

Након уградње свих елемената система и изолационог дела конструкција, можете почети да пуните систем течним расхладним средством. Почетно пуњење система треба извршити кроз цев која се налази на дну колектора.

То јест, пуњење се врши одоздо према горе. Захваљујући таквим акцијама може се избећи могуће стварање ваздушних застоја.

Вода или друга течна расхладна течност улази у предњу комору. Процес пуњења система се завршава када вода почне да тече из дренажне цеви предње коморе.

Користећи плутајући вентил, можете подесити оптимални ниво течности у предњој комори. Након пуњења система расхладном течношћу, почиње да се загрева у колектору.

Процес пораста температуре се јавља чак иу облачном времену. Загрејана расхладна течност почиње да се подиже до горњег дела резервоара за складиштење. Процес природне циркулације се јавља све док температура расхладне течности која улази у радијатор није једнака температури расхладне течности која излази из колектора.

Када вода уђе у хидраулични систем, активираће се вентил за пловак који се налази у предњој комори. На тај начин ће се одржавати константан ниво. У овом случају, хладна вода која улази у систем налазиће се у доњем делу резервоара за складиштење. Процес мешања хладне и топле воде практично се не дешава.

Неопходно је предвидети уградњу запорних вентила у хидраулични систем, који ће спречити обрнуту циркулацију расхладне течности од колектора до резервоара за складиштење. Ово се дешава када температура околине падне ниже од температуре расхладне течности.

Такви запорни вентили се обично користе ноћу и увече.

Снабдевање топлом водом до места потрошње врши се помоћу стандардних миксера. Боље је не користити конвенционалне појединачне славине. У сунчаном времену, температура воде може достићи и до 80 ° Ц - незгодно је користити такву воду директно. Тако ће миксери значајно уштедети топлу воду.

Перформансе таквог соларног бојлера могу се повећати додавањем додатних секција колектора. Дизајн вам омогућава да монтирате од два до неограниченог броја комада.

Перформансе соларног система се повећавају уградњом више соларних колектора

Овај соларни колектор за грејање и топлу воду заснован је на принципу ефекта стаклене баште и такозваног термосифонског ефекта. У дизајну грејног елемента користи се ефекат стаклене баште.

Сунчеви зраци несметано пролазе кроз провидни материјал горњег дела колектора и претварају се у топлотну енергију.

Топлотна енергија завршава у скученом простору због непропусности кутије колекторске секције. Ефекат термосифона се користи у хидрауличном систему када се загрејана расхладна течност подиже нагоре, истискујући хладну расхладну течност и терајући је да се помери у зону грејања.

Захваљујући ефекту термосифона, у систему се јавља стабилна и континуирана природна циркулација расхладне течности

Перформансе соларног колектора

Главни критеријум који утиче на перформансе соларних система је интензитет сунчевог зрачења. Количина потенцијално корисног сунчевог зрачења која пада на одређену територију назива се инсолација.

Количина инсолације у различитим деловима земаљске кугле варира прилично широко. Постоје посебне табеле за одређивање просечних индикатора ове вредности. Они приказују просечну сунчеву инсолацију за одређени регион.

Подаци о сунчевој инсолацији у одређеном региону могу се добити из посебних мапа и табела (+)

Поред количине инсолације, на перформансе система утичу површина и материјал измењивача топлоте. Други фактор који утиче на перформансе система је запремина резервоара за складиштење. Оптимални капацитет резервоара се израчунава на основу површине адсорбера колектора.

У случају колектора са равним плочама, ово је укупна површина цеви које се налазе у колекторској кутији. Ова вредност је у просеку једнака 75 литара запремине резервоара по м² површине колекторске цеви. Резервоар за складиштење је нека врста акумулатора топлоте.

Цене за фабричке уређаје

Лавовски део финансијских трошкова за изградњу таквог система пада на производњу колектора. Ово није изненађујуће; чак иу индустријским моделима соларних система, око 60% трошкова долази од овог структурног елемента. Финансијски трошкови ће зависити од избора одређеног материјала.

Треба напоменути да такав систем није у стању да загреје просторију, већ ће само помоћи у уштеди трошкова помажући у загревању воде у систему грејања. С обзиром на прилично велике трошкове енергије који се троше на загревање воде, соларни колектор интегрисан у систем грејања значајно смањује такве трошкове.

Соларни колектор се прилично лако интегрише у систем грејања и топле воде (+)

За његову производњу користе се прилично једноставни и приступачни материјали. Поред тога, овај дизајн је потпуно енергетски независан и не захтева техничко одржавање. Брига о систему се своди на периодични преглед и чишћење стакла колектора од прљавштине.

Додатне информације о организовању соларног грејања у кући су представљене у Овај чланак.

Закључци и користан видео на тему

Процес производње основног соларног колектора:

Како саставити и пустити соларни систем:

Наравно, соларни колектор који је самостално направљен неће моћи да се такмичи са индустријским моделима. Користећи доступне материјале, прилично је тешко постићи високу ефикасност коју имају индустријски дизајни. Али финансијски трошкови ће бити много нижи у поређењу са куповином готових инсталација.

ипак, домаћи соларни систем грејања значајно ће повећати ниво удобности и смањити трошкове енергије коју производе традиционални извори.

Да ли имате искуства у изградњи соларног колектора? Или још увек имате питања о представљеном материјалу? Молимо вас да поделите информације са нашим читаоцима. Можете оставити коментаре у форми испод.