Как да си направим слънчев колектор за самостоятелно отопление: ръководство стъпка по стъпка

Поскъпването на традиционните енергийни източници насърчава собствениците на частни жилища да търсят алтернативни варианти за отопление на домовете и отопление на водата. Съгласете се, финансовият компонент на емисията ще играе важна роля при избора на отоплителна система.

Един от най-обещаващите начини за доставка на енергия е преобразуването на слънчевата радиация. За целта използвайте соларни системи. Разбирането на принципа на тяхното устройство и механизма на работа, правенето на слънчев колектор за отопление със собствените си ръце няма да бъде трудно.

Ще ви разкажем за конструктивните характеристики на слънчевите системи, ще предложим проста схема за монтаж и ще опишем материалите, които могат да се използват. Етапите на работа са съпроводени с визуални фотографии, материалът се допълва от видеоклипове за създаването и въвеждането в експлоатация на домашен колектор.

Принцип на работа и характеристики на дизайна

Съвременните слънчеви системи - една от видове алтернативни източници производство на топлина Те се използват като помощно отоплително оборудване, което преработва слънчевата радиация в енергия, полезна за собствениците на жилища.

Те са в състояние напълно да осигуряват топла вода и отопление в студения сезон само в южните райони. И тогава, ако те заемат достатъчно голяма площ и са инсталирани на открити места, които не са засенчени от дървета.

Въпреки големия брой сортове, те работят по същия начин. който и да е слънчева система представлява схема с последователно подреждане на устройства, които доставят топлинна енергия и я предават на потребителя.

Основните работни елементи са слънчеви панели на соларни клетки или слънчеви колектори. технология монтаж на слънчев генератор върху фотографските плочи е малко по-сложно от тръбен колектор.

В тази статия ще разгледаме втория вариант - колекторна слънчева система.

Досега слънчевите колектори служат като помощни доставчици на енергия. Опасно е напълно да превключите отоплението на къщата към слънчевата система поради невъзможността да се предвиди ясен брой слънчеви дни

Колекторите са система от тръби, свързани последователно с изходната и входната линия или разположени под формата на намотка. През тръбите циркулира промишлена вода, въздушен поток или смес от вода с малко незамръзваща течност.

Физическите явления стимулират циркулацията: изпаряване, промени в налягането и плътността от прехода от едно състояние на агрегация в друго и др.

Принципът на работа на слънчевите колектори се основава на получаването и натрупването на слънчева енергия, съобщена на охлаждащата течност (+)

Събирането и натрупването на слънчева енергия се извършва от абсорбатори. Това е или плътна метална плоча с почернена външна повърхност, или система от отделни плочи, прикрепени към тръбите.

За производството на горната част на тялото се използват покритието, материалите с висока способност за предаване на светлина. Тя може да бъде от плексиглас, подобни полимерни материали, темперирани видове от традиционно стъкло.

За да се изключат загубите на енергия от задната страна на устройството, топлоизолацията се поставя в кутията

Трябва да кажа, че полимерните материали не понасят влиянието на ултравиолетовите лъчи. Всички видове пластмаса имат достатъчно висок коефициент на топлинно разширение, което често води до намаляване на налягането на корпуса. Следователно използването на такива материали за производството на колекторното тяло трябва да бъде ограничено.

Водата като топлоносител може да се използва само в системи, проектирани да доставят допълнителна топлина през есенно-пролетния период. Ако се планира използването на Слънчевата система целогодишно преди първото охлаждане, технологичната вода се променя в смес от нея с антифриз.

Във въздушните слънчеви системи въздухът се използва като топлоносител. Каналите за неговото движение могат да бъдат направени от обикновен профилиран лист (+)

Ако слънчевият колектор е инсталиран за отопление на малка сграда, която няма връзка с автономното отопление на вилата или с централизирани мрежи, се изгражда обикновена едноконтурна система с отоплително устройство в началото на нея.

Веригата не включва циркулационни помпи и отоплителни устройства. Схемата е изключително проста, но може да работи само в слънчевото лято.

Когато колектор е включен в техническа структура с две вериги, всичко е много по-сложно, но обхватът от дни, подходящи за употреба, значително се увеличава. Колекторът обработва само една верига. Преобладаващото натоварване е възложено на основния отоплителен блок, който работи на електричество или всякакъв вид гориво.

За производството на слънчев колектор можете да използвате готовата схема, можете да изградите свой собствен пилотен модел и да го тествате на практика (+)

Въпреки пряката зависимост на работата на слънчевите устройства от броя на слънчевите дни, те са в търсенето, а търсенето на слънчеви устройства непрекъснато нараства. Те са популярни сред занаятчиите, които се стремят да насочат всички видове естествена енергия в полезен канал.

Класификация на температурата

Съществуват доста голям брой критерии, по които се класифицират тези или онези проекти на слънчевите системи. Въпреки това, за уреди, които можете да направите със собствените си ръце и да използвате за захранване с топла вода и отопление, най-рационалното е разделянето по тип охлаждаща течност.

Така че системите могат да бъдат течни и въздушни. Първият тип е по-често приложим.

В допълнение, често се използва класификация според температурата, до която работните възли на колектора могат да се нагреят:

1. Ниска температура. Опции, които могат да загреят охлаждащата течност до 50ºС. Използват се за затопляне на вода в напоителни съдове, в бани и душове през лятото и за повишаване на комфорта в прохладните пролетни и есенни вечери.
2. Средна температура. Осигурете температура на охлаждащата течност 80ºС. Те могат да се използват за отопление на помещения. Тези опции са най-подходящи за подреждане на частни домове.
3. Висока температура. Температурата на охлаждащата течност в такива инсталации може да достигне 200-300ºС. Те се използват в индустриален мащаб, инсталират се за цехове за производство на топлина, търговски сгради и др.

В слънчевите системи с висока температура се използва доста сложен процес на пренос на топлинна енергия. Освен това те заемат внушително пространство, което повечето любители на живота на страната ни не могат да си позволят.

Производственият процес отнема много време, внедряването изисква специализирано оборудване. Почти невъзможно е независимо да се направи такъв вариант на Слънчевата система.

Доста е трудно да се правят високотемпературни слънчеви клетки на фотоволтаични преобразуватели у дома

Ръчно изработен колектор

Изработването на слънчево устройство със собствените си ръце е вълнуващ процес, който носи много ползи. Благодарение на него е възможно рационално да се прилага безплатна слънчева радиация, да се решат няколко важни икономически проблема. Ще анализираме спецификата на създаването на плосък колектор, който доставя загрята вода към отоплителната система.

Направи си сам материали

Най-простият и най-достъпен материал за самостоятелно сглобяване на тялото на слънчевия колектор е дървен блок с дъска, шперплат, OSB дъски или подобни опции. Като алтернатива може да се използва стоманен или алуминиев профил с подобни листове. Металният калъф ще струва малко повече.

Материалите трябва да отговарят на изискванията за външни конструкции. Животът на слънчевия колектор варира от 20 до 30 години.

Така че, материалите трябва да имат определен набор от експлоатационни характеристики, които ще позволят използването на конструкцията през целия период.

Най-евтиният и лесен вариант за материали за производството на калъфа е използването на дървен материал и ПДЧ

Ако случаят е направен от дърво, тогава трайността на материала може да се постигне чрез импрегниране с водно-полимерни емулсии и покриване с бои и лакове.

Основният принцип, който трябва да се спазва при проектирането и сглобяването на слънчев колектор, е наличието на материали по отношение на цена и възможност за закупуване. Тоест те могат или да бъдат намерени в свободна продажба, или направени независимо от наличните импровизирани средства.

Нюанси на топлоизолация

За да се предотврати загубата на топлинна енергия, изолационният материал е монтиран на дъното на кутията. Тя може да бъде полистирол или минерална вата. Съвременната индустрия произвежда доста широка гама изолационни материали.

За да изолирате кутията, можете да използвате опции за изолация от фолио. По този начин е възможно да се осигури както топлоизолация, така и отражение на слънчевата светлина от повърхността на фолиото.

Ако като изолационен материал се използва твърда плоча от пенополистирол или експандиран полистирол, каналите могат да бъдат изрязани, за да се постави намотката или тръбната система.Обикновено колекторният абсорбатор се полага отгоре на изолацията и се фиксира здраво към дъното на тялото по начин, който зависи от материала, използван при производството на тялото.

Топлинната изолация служи за намаляване на топлинните загуби през дъното на корпуса. Нерационално е да се произвежда устройство в метален корпус без топлоизолация (+)

Слънчев колектор радиатор

Това е абсорбиращ елемент. Това е система от тръби, в които охлаждащата течност се нагрява и части, направени най-често от листова мед. Разглеждат се оптималните материали за производството на радиатор медни тръби.

Домашните майстори измислиха по-евтин вариант - спирален топлообменник от полипропиленови тръби.

Интересно бюджетно решение е абсорбатор на слънчева система от гъвкава полимерна тръба. Подходящи фитинги се използват за свързване към входните и изходните устройства. Изборът на импровизирани средства, от които може да се направи топлообменникът на слънчевия колектор, е доста широк. Това може да бъде топлообменникът на стар хладилник, полиетиленови водопроводи, радиатори от стоманени панели и т.н.

Важен критерий за ефективност е топлопроводимостта на материала, от който е направен топлообменникът.

За самостоятелно производство медта е най-добрият вариант. Той има топлопроводимост 394 W / m². За алуминия този параметър варира от 202 до 236 W / m².

Медните тръби се считат за най-оптималния вариант за производството на радиатор за топлинни характеристики и дълготрайност

Голямата разлика в топлопроводимостта между медни и полипропиленови тръби обаче изобщо не означава, че топлообменникът с медни тръби ще произвежда стотици пъти големи обеми гореща вода.

При равни условия работата на топлообменника с медни тръби ще бъде с 20% по-ефективна от производителността на металопластичните опции. Така топлообменниците, изработени от полимерни тръби, имат право на живот. В допълнение, такива опции ще бъдат много по-евтини.

Независимо от материала на тръбата, всички съединения, както заварени, така и резбовани, трябва да бъдат херметични. Тръбите могат да бъдат поставени както успоредно една на друга, така и под формата на намотка.

Схемата за тип намотка намалява броя на връзките - това намалява вероятността от течове и осигурява по-равномерно движение на потока на охлаждащата течност.

Горната част на кутията, в която се намира топлообменникът, е затворена със стъкло. Като алтернатива можете да използвате съвременни материали, например акрилен аналог или монолитен поликарбонат. Прозрачният материал може да не е гладък, но гофриран или матов.

В класическата версия кутията с колектора е затворена с закалено стъкло, плексиглас, поликарбонат или подобен материал. Занаятчиите се приспособили да използват полиетилен вместо стъкло

Тази обработка намалява отразяващата способност на материала. В допълнение, този материал трябва да издържа на значително механично напрежение.

В индустриалните дизайни на такива слънчеви системи се използва специално слънчево стъкло. Такова стъкло се характеризира с ниско съдържание на желязо, което осигурява по-малко загуба на топлина.

Резервоар за съхранение или авансов резервоар

Като резервоар за съхранение можете да използвате всяка вместимост с обем от 20 до 40 литра. Поредица от малко по-малки резервоари, свързани с тръби в серийна верига, ще свършат работа. Препоръчва се да се изолира резервоарът за съхранение, както вода, загрята на слънце в резервоар без изолация, бързо ще загуби топлинна енергия.

Всъщност топлоносителят в слънчевата отоплителна система трябва да циркулира без натрупване, защото получената от него топлинна енергия трябва да се консумира през периода на получаване.Резервоарът за съхранение служи по-скоро като разпределител на загрята вода и канавка, която поддържа стабилността на налягането в системата.

Резервоарът за съхранение в слънчевите системи работи като разпределител на вода и резервоар, който поддържа налягане (+)

Стъпки за слънчево сглобяване

След производството на колектора и подготовката на всички съставни структурни елементи на системата, можете да пристъпите към директен монтаж.

Една от опциите за инсталиране на бобина от полипропиленови тръби с фитинги и тройници ще помогне за бързото сглобяване на слънчевия колектор (+)

Работата започва с инсталирането на авансова камера, която по правило се поставя в най-високата възможна точка: на таванското помещение, отделна кула, прелетен преход и т.н.

По време на монтажа трябва да се отбележи, че след напълването на системата с течна охлаждаща течност, тази част от конструкцията ще има впечатляващо тегло. Ето защо трябва да проверите надеждността на припокриването или да го засилите.

След инсталирането на резервоара продължете да инсталирате колектора. Този структурен елемент на системата е разположен от южната страна. Ъгълът на наклон спрямо хоризонта трябва да бъде от 35 до 45 градуса.

След инсталирането на всички елементи те се връзват с тръби, свързващи се в една хидравлична система. Уплътнението на хидравличната система е важен критерий, от който зависи ефективната работа на слънчевия колектор.

Според схемата за монтаж на слънчевата система за подаване на вода под външен душ, можете да изградите конструкция, която да загрява водата за напояване или да създавате комфортни условия в прохладните вечери (+)

За свързване на конструктивни елементи в една хидравлична система се използват тръби с диаметър инч и половина инча. По-малък диаметър се използва за подреждане на частта под налягане на системата.

Под част под налягане под системата се разбира влизането на вода в камерата и изтеглянето на нагрятата охлаждаща течност в отоплителната система и захранването с гореща вода. Останалото се монтира с помощта на тръби с по-голям диаметър.

За да се предотврати загубата на топлинна енергия, тръбите трябва да бъдат внимателно изолирани. За тази цел можете да използвате версии от полистирол, базалтова вата или фолио от съвременни изолационни материали. Резервоарът за съхранение и предварителната камера също са обект на процедура за затопляне.

Най-простият и достъпен вариант за топлоизолация на резервоар за съхранение е изграждането на кутия около него от шперплат или дъски. Пространството между кутията и контейнера трябва да бъде запълнено с изолационен материал. Това може да бъде шлака, смес от слама с глина, сухи дървени стърготини и т.н.

Слънчевата система е инсталирана така, че слънчевите колектори са разположени от най-осветената страна на къщата или парцела (+)

Тествайте преди пускане в експлоатация

След като инсталирате всички елементи на системата и затоплите някои от структурите, можете да започнете да пълните системата с течна охлаждаща течност. Първоначалното запълване на системата трябва да се извърши през дюзата, разположена в долната част на колектора.

Тоест пълненето се извършва отдолу нагоре. Благодарение на подобни действия може да се избегне вероятното образуване на въздушни задръствания.

Вода или друга течна охлаждаща течност влиза в камерата. Процесът на пълнене на системата завършва, когато водата започне да се излива от дренажната тръба на предходната камера.

Използвайки поплавъчния клапан, можете да регулирате оптималното ниво на течността в предната камера. След като напълните системата с охлаждаща течност, тя започва да се нагрява в колектора.

Процесът на повишаване на температурата протича дори при облачно време. Загрятата охлаждаща течност започва да се издига до горната част на резервоара за съхранение. Процесът на естествена циркулация протича, докато температурата на охлаждащата течност, която влиза в радиатора, се приведе в съответствие с температурата на носителя, излизащ от колектора.

С потока на водата в хидравличната система, поплавъчният клапан, разположен в предната камера, ще се задейства. По този начин ще се поддържа постоянно ниво. В този случай студената вода, постъпваща в системата, ще бъде разположена в долната част на резервоара за съхранение. Процесът на смесване на студена и топла вода практически не протича.

В хидравличната система е необходимо да се предвиди инсталирането на спирателни клапани, което ще възпрепятства обратната циркулация на охлаждащата течност от колектора към резервоара. Това се случва, когато температурата на околната среда падне по-ниска от температурата на охлаждащата течност.

Такива клапани обикновено се използват през нощта и вечер.

Връзката с местата на консумация на топла вода се осъществява с помощта на стандартни смесители. Най-добре се избягват конвенционалните единични кранове. При слънчево време температурата на водата може да достигне 80 ° C - използването на такава вода директно е неудобно. По този начин крановете значително ще спестят топла вода.

Производителността на такъв слънчев бойлер може да бъде подобрена чрез добавяне на допълнителни колекторни секции. Дизайнът ви позволява да монтирате от две до неограничен брой парчета.

Производителността на слънчевата система се увеличава чрез инсталиране на повече слънчеви колектори

Основата на такъв слънчев колектор за отопление и подаване на топла вода е принципът на парниковия ефект и така наречения термосифон ефект. Парниковият ефект се използва при проектирането на нагревателния елемент.

Слънчевите лъчи свободно преминават през прозрачния материал на горната част на колектора и се превръщат в топлинна енергия.

Топлинната енергия е в затворено пространство поради плътността на каналния участък на колектора. Термосифонният ефект се използва в хидравличната система, когато нагретата охлаждаща течност се издига, като същевременно измества охлаждащата течност и я принуждава да се движи в зоната за отопление.

Благодарение на термосифонния ефект, в системата се получава стабилна и непрекъсната естествена циркулация на охлаждащата течност

Производителност на слънчеви колектори

Основният критерий, който влияе върху работата на слънчевите системи, е интензитетът на слънчевата радиация. Количеството потенциално полезна слънчева радиация, възникваща върху определена зона, се нарича инсолация.

Стойността на инсолацията в различни точки на земното кълбо варира в доста широк диапазон. За да определите средните показатели на тази стойност, има специални таблици. Те показват средната слънчева инсолация за даден регион.

Данните за слънчевата инсулация в определен регион могат да бъдат получени от специални карти и таблици (+)

В допълнение към стойността на инсолация, площта и материалът на топлообменника също влияят върху работата на системата. Друг фактор, влияещ върху работата на системата, е капацитетът на резервоара за съхранение. Оптималният капацитет на резервоара се изчислява въз основа на площта на колекторните адсорбери.

В случай на плосък колектор това е общата площ на тръбите, които са в колекторната кутия. Тази стойност средно е равна на 75 литра обем на резервоара на едно м² площ на колекторната тръба. Капацитетът на съхранение е вид термична батерия.

Цени на фабричните уреди

Лъвският дял от финансовите разходи за изграждането на такава система е в производството на колектори. Това не е изненадващо, дори при индустриалния дизайн на слънчеви системи около 60% от цената пада върху този структурен елемент. Финансовите разходи ще зависят от избора на материал.

Трябва да се отбележи, че такава система не е в състояние да отоплява стаята, тя само ще помогне да се спестят разходи, като помага за загряване на водата в отоплителната система.Предвид доста високите разходи за енергия, които се изразходват за загряване на водата, слънчевият колектор, интегриран в отоплителната система, значително намалява тези разходи.

Слънчевият колектор се интегрира доста просто в системата за отопление и топла вода (+)

За производството му се използват доста прости и достъпни материали. В допълнение, такъв дизайн е напълно нестабилен и не изисква техническа поддръжка. Поддръжката на системата се свежда до периодичен преглед и почистване на колекторното стъкло от замърсяване.

Допълнителна информация за организацията на слънчевото отопление в къщата е представена в тази статия.

Изводи и полезно видео по темата

Процесът на производство на елементарен слънчев колектор:

Как да сглобяваме и пускаме в експлоатация слънчевата система:

Естествено, самостоятелно направен слънчев колектор няма да може да се конкурира с индустриалните модели. С помощта на импровизирани материали е доста трудно да се постигне високата ефективност, която имат индустриалните дизайни. Но финансовите разходи ще бъдат много по-малко в сравнение с покупката на готови растения.

Независимо от това, домашна слънчева отоплителна система значително увеличават нивото на комфорт и намаляват разходите за енергия, които се генерират от традиционните източници.

Имате опит в изграждането на слънчев колектор? Или имате въпроси относно материала? Моля, споделете информация с нашите читатели. Можете да оставите коментари във формата по-долу.