Jak vyrobit solární kolektor pro vytápění pro kutily: průvodce krok za krokem

Nárůst cen tradičních energetických zdrojů vybízí soukromé majitele domů, aby hledali alternativní možnosti vytápění domů a ohřevu vody. Souhlasíte, že finanční složka problému bude hrát důležitou roli při výběru topného systému.

Jedním z nejslibnějších způsobů dodávky energie je přeměna slunečního záření. K tomu použijte solární systémy. Pochopení principu jejich zařízení a mechanismu fungování, nebude solární kolektor pro vytápění vlastními rukama obtížný.

Řekneme vám o konstrukčních vlastnostech solárních systémů, nabídneme jednoduchý montážní diagram a popíšeme materiály, které lze použít. Fáze práce jsou doprovázeny vizuálními fotografiemi, materiál je doplněn videoklipy o vytvoření a uvedení do provozu domácího sběratele.

Zásady práce a konstrukční vlastnosti

Moderní solární systémy - jeden z typy alternativních zdrojů výroba tepla. Používají se jako pomocná topná zařízení, která zpracovávají sluneční záření na energii užitečnou pro majitele domů.

V chladném období dokážou plně zajistit teplou vodu a vytápění pouze v jižních oblastech. A pak, pokud zabírají dostatečně velkou plochu a jsou instalovány na otevřených plochách, které nejsou zastíněny stromy.

Navzdory velkému počtu odrůd fungují stejným způsobem. Jakékoli sluneční soustava představuje obvod se sekvenčním uspořádáním zařízení, která dodávají tepelnou energii a předávají ji spotřebiteli.

Hlavní pracovní položky jsou solární panely na solárních článcích nebo solární kolektory. Technologie Sestava solárního generátoru na fotografických deskách je poněkud komplikovanější než trubicový kolektor.

V tomto článku se budeme zabývat druhou možností - kolektorovou sluneční soustavou.

Solární kolektory dosud slouží jako pomocní dodavatelé energie. Je nebezpečné zcela přepnout vytápění domu na sluneční soustavu kvůli nemožnosti předpovědět jasný počet slunečných dnů

Sběratelé jsou soustavy trubek zapojených do série s výstupním a vstupním potrubím nebo uspořádaných ve formě cívky. Trubkami cirkuluje průmyslová voda, proud vzduchu nebo směs vody s nějakou nemrznoucí kapalinou.

Fyzikální jevy stimulují cirkulaci: odpařování, změny tlaku a hustoty z přechodu z jednoho stavu agregace do druhého atd.

Princip činnosti solárních kolektorů je založen na příjmu a akumulaci sluneční energie předávané do chladicího média (+)

Sběr a akumulace sluneční energie se provádí pomocí absorbérů. To je buď pevná kovová deska se zčernalým vnějším povrchem, nebo systém jednotlivých desek připevněných k trubkám.

Pro výrobu horní části těla se používá kryt, materiály s vysokou schopností propouštět světlo. Může to být plexisklo, podobné polymerní materiály, tvrzené typy tradičního skla.

Aby se vyloučily energetické ztráty ze zadní strany zařízení, je do krabice umístěna tepelná izolace

Musím říci, že polymerní materiály netolerují vliv ultrafialových paprsků. Všechny typy plastů mají dostatečně vysoký koeficient tepelné roztažnosti, což často vede k odtlakování pouzdra. Proto by používání těchto materiálů pro výrobu tělesa sběratele mělo být omezeno.

Voda jako teplonosná látka může být použita pouze v systémech určených k dodávání dalšího tepla v období podzim / jaro. Pokud je plánováno používat solární systém po celý rok před prvním ochlazením, změní se procesní voda na směs s nemrznoucí směsí.

Ve vzduchových solárních systémech se vzduch používá jako nosič tepla. Kanály pro jeho pohyb mohou být vytvořeny z běžného profilovaného listu (+)

Pokud je solární kolektor instalován pro vytápění malé budovy, která nemá spojení s autonomním vytápěním chaty nebo s centralizovanými sítěmi, je postaven jednoduchý jednookruhový systém s topným zařízením na začátku.

Řetězec nezahrnuje oběhová čerpadla a topná zařízení. Schéma je velmi jednoduché, ale může fungovat pouze za slunečného léta.

Pokud je kolektor zapojen do dvouokruhové technické struktury, je vše mnohem složitější, ale rozsah dní vhodných pro použití se výrazně zvyšuje. Kolektor zpracovává pouze jeden obvod. Převládající zatížení je přiřazeno hlavní topné jednotce, která pracuje na elektřinu nebo jakýkoli druh paliva.

Pro výrobu solárního kolektoru můžete použít hotový program, můžete si vytvořit vlastní pilotní model a vyzkoušet ho v praxi (+)

I přes přímou závislost výkonu solárních zařízení na počtu slunečných dnů je poptávka a poptávka po solárních zařízeních neustále roste. Jsou populární mezi řemeslníky, kteří usměrňují všechny druhy přírodní energie do užitečného kanálu.

Teplotní klasifikace

Existuje poměrně velké množství kritérií, podle nichž jsou tyto nebo ty návrhy solárních systémů klasifikovány. Avšak u spotřebičů, které můžete dělat svými vlastními rukama a použít je pro zásobování horkou vodou a vytápění, je nejracionálnější oddělení podle typu chladicí kapaliny.

Takže systémy mohou být kapalné a vzduchové. První typ je častěji použitelný.

Kromě toho se často používá klasifikace podle teploty, na kterou se mohou pracovní uzly kolektoru zahřát:

1. Nízká teplota. Možnosti, které mohou ohřívat chladicí kapalinu na 50 ° C. Používají se k ohřevu vody v zavlažovacích nádobách, v koupelnách a sprchách v létě a ke zvýšení pohodlí v chladných jarních a podzimních večerech.
2. Střední teplota. Zajistěte teplotu chladicí kapaliny 80 ° C. Lze je použít pro vytápění místností. Tyto možnosti jsou nejvhodnější pro uspořádání soukromých domů.
3. Vysoká teplota. Teplota chladicí kapaliny v takových zařízeních může dosáhnout 200 - 300 ° C. Používají se v průmyslovém měřítku, jsou instalovány do tepláren, komerčních budov atd.

Ve vysokoteplotních solárních systémech se používá poměrně složitý proces přenosu tepelné energie. Navíc zabírají působivý prostor, který si většina milovníků našeho venkovského života nemůže dovolit.

Výrobní proces je časově náročný, implementace vyžaduje specializované vybavení. Je téměř nemožné samostatně vytvořit takovou variantu sluneční soustavy.

Je velmi obtížné vyrábět vysokoteplotní solární články doma na fotovoltaických konvertorech

Ručně vyráběné rozdělovače

Výroba solárního zařízení z vlastních rukou je vzrušující proces, který přináší spoustu výhod. Díky němu je možné racionálně aplikovat volné sluneční záření, řešit několik důležitých ekonomických problémů. Budeme analyzovat specifika vytvoření plochého kolektoru, který dodává ohřátou vodu do topného systému.

DIY materiály

Nejjednodušší a nejdostupnější materiál pro vlastní montáž těla solárního kolektoru je dřevěný blok s deskou, překližkou, deskami OSB nebo podobnými možnostmi. Alternativně lze použít ocelový nebo hliníkový profil s podobnými listy. Kovové pouzdro bude stát trochu víc.

Materiály musí splňovat požadavky na venkovní konstrukce. Životnost solárního kolektoru se pohybuje od 20 do 30 let.

Materiály tedy musí mít určitou sadu provozních charakteristik, které umožní použití struktury po celou dobu.

Nejlevnější a nejjednodušší možností pro materiály pro výrobu pouzdra je použití řeziva a dřevotřískových desek

Pokud je pouzdro vyrobeno ze dřeva, pak může být trvanlivost materiálu dosažena impregnací emulzemi typu voda-polymer a potažením barvami a laky.

Základním principem, který je třeba dodržovat při navrhování a montáži solárního kolektoru, je dostupnost materiálů z hlediska ceny a schopnosti nakupovat. To znamená, že mohou být nalezeny ve volném prodeji nebo mohou být vyrobeny nezávisle na dostupných improvizovaných prostředcích.

Nuance tepelné izolace

Aby nedocházelo ke ztrátě tepelné energie, je na dno krabice namontován izolační materiál. Může to být polystyren nebo minerální vlna. Moderní průmysl produkuje poměrně širokou škálu izolačních materiálů.

K izolaci krabice můžete použít izolační fólie. Je tak možné zajistit jak tepelnou izolaci, tak odraz slunečního světla od povrchu fólie.

Pokud je jako izolační materiál použita pevná deska z pěnového polystyrenu nebo expandovaného polystyrenu, mohou být pro položení cívky nebo trubkového systému vyříznuty drážky.Obvykle je kolektorový absorbér pokládán na izolaci a pevně připevněn ke dnu tělesa způsobem, který závisí na materiálu použitém při výrobě tělesa.

Tepelná izolace slouží ke snížení tepelných ztrát skrz dno skříně. Je iracionální vyrábět zařízení v kovovém pouzdře bez tepelné izolace (+)

Chladič solárního kolektoru

Jedná se o absorpční prvek. Je to systém trubek, ve kterém je chladivo ohříváno, a části vyrobené nejčastěji z měděného plechu. Jsou zvažovány optimální materiály pro výrobu chladiče měděné trubky.

Domácí řemeslníci vymysleli levnější variantu - spirálový výměník tepla polypropylenové trubky.

Zajímavým řešením rozpočtu je absorbér sluneční soustavy z pružné polymerní trubky. Pro připojení ke vstupním a výstupním zařízením se používají vhodná tvarovky, výběr improvizovaných prostředků, z nichž lze tepelný výměník solárního kolektoru vyrobit, je poměrně široký. Může to být tepelný výměník staré ledničky, vodní potrubí z polyethylenu, ocelové panelové radiátory atd.

Důležitým kritériem účinnosti je tepelná vodivost materiálu, z něhož je tepelný výměník vyroben.

Pro vlastní výrobu je nejlepší volbou měď. Má tepelnou vodivost 394 W / m². U hliníku se tento parametr pohybuje od 202 do 236 W / m².

Měděné trubky jsou považovány za nejoptimálnější možnost výroby chladiče pro tepelný výkon a dlouhou životnost

Velký rozdíl v tepelné vodivosti mezi měděnými a polypropylenovými trubkami však vůbec neznamená, že tepelný výměník s měděnými trubkami bude produkovat stokrát velké objemy horké vody.

Za stejných podmínek bude výkon tepelného výměníku z měděných trubek o 20% účinnější než výkon metal-plastových doplňků. Výměníky tepla vyrobené z polymerních trubek mají tedy právo na život. Kromě toho budou takové možnosti mnohem levnější.

Bez ohledu na materiál potrubí musí být všechny spoje, svařované i závitové, vzduchotěsné. Trubky mohou být umístěny jak paralelně k sobě, tak i ve formě cívky.

Schéma typu cívky snižuje počet připojení - snižuje pravděpodobnost netěsností a zajišťuje rovnoměrnější pohyb toku chladiva.

Horní část krabice, ve které je umístěn tepelný výměník, je uzavřena sklem. Alternativně můžete použít moderní materiály, jako je akrylový analog nebo monolitický polykarbonát. Průsvitný materiál nemusí být hladký, ale zvlněný nebo matný.

V klasické verzi je skříň s kolektorem uzavřena tvrzeným sklem, plexisklem, polykarbonátem nebo podobným materiálem. Řemeslníci se přizpůsobili, aby místo skla používali polyethylen

Toto ošetření snižuje odrazivost materiálu. Kromě toho musí tento materiál odolávat značnému mechanickému namáhání.

V průmyslových designech takových solárních systémů se používá speciální solární sklo. Takové sklo se vyznačuje nízkým obsahem železa, což zajišťuje menší tepelné ztráty.

Akumulační nebo předběžná nádrž

Jako skladovací nádrž můžete použít jakoukoli kapacitu s objemem od 20 do 40 litrů. Udělá se řada poněkud menších tanků propojených trubkami v sériovém řetězci. Doporučujeme izolovat akumulační nádrž jako voda ohřátá na slunci v nádrži bez izolace rychle ztratí tepelnou energii.

Ve skutečnosti musí nosič tepla v solárním topném systému cirkulovat bez akumulace, protože tepelná energie z ní přijatá musí být spotřebována během období příjmu.Akumulační nádrž slouží spíše jako rozdělovač ohřáté vody a příkopové komory, která udržuje tlakovou stabilitu v systému.

Akumulační nádrž v solárních systémech funguje jako distributor vody a nádrž, která udržuje tlak (+)

Kroky solární montáže

Po výrobě kolektoru a přípravě všech základních konstrukčních prvků systému můžete přistoupit k přímé instalaci.

Jedna z možností instalace cívky z polypropylenových trubek s tvarovkami a nátrubky pomůže rychle sestavit sluneční kolektor (+)

Práce začínají instalací předsunuté komory, která je zpravidla umístěna v nejvyšším možném bodě: v podkroví, samostatná věž, nadjezd atd.

Během instalace je třeba poznamenat, že po naplnění systému kapalným chladivem bude mít tato část konstrukce působivou hmotnost. Proto byste měli ověřit spolehlivost překrytí nebo jej posílit.

Po instalaci nádrže pokračujte v instalaci kolektoru. Tento strukturální prvek systému je umístěn na jižní straně. Úhel sklonu vzhledem k horizontu by měl být od 35 do 45 stupňů.

Po instalaci všech prvků jsou spojeny s trubkami, které se spojují do jednoho hydraulického systému. Těsnost hydraulického systému je důležitým kritériem, na kterém závisí efektivní provoz solárního kolektoru.

Podle schématu montáže solárního systému pro přívod vody do venkovní sprchy můžete vytvořit strukturu pro ohřev vody pro zavlažování nebo vytvořit příjemné podmínky na chladných večerech (+)

K propojení konstrukčních prvků do jednoho hydraulického systému se používají trubky o průměru palce a půl palce. K uspořádání tlakové části systému se používá menší průměr.

Pod tlakovou částí systému se rozumí vstup vody do komory a odvádění ohřátého chladiva do topného systému a přívod horké vody. Zbytek se montuje pomocí trubek s větším průměrem.

Potrubí by měla být pečlivě izolována, aby se zabránilo ztrátám tepla. K tomuto účelu můžete použít verze moderních izolačních materiálů z polystyrenu, čedičové vlny nebo fólie. Akumulační nádrž a přední komora jsou rovněž podrobeny ohřívacímu postupu.

Nejjednodušší a cenově nejvýhodnější alternativou pro tepelnou izolaci skladovací nádrže je konstrukce krabice kolem ní z překližky nebo desek. Prostor mezi krabicí a nádobou by měl být vyplněn izolačním materiálem. Může to být struska, směs slámy s hlínou, suché piliny atd.

Solární systém je nainstalován tak, aby solární kolektory byly umístěny na nejvíce osvětlené straně domu nebo pozemku (+)

Před uvedením do provozu vyzkoušejte

Po instalaci všech prvků systému a zahřátí některých struktur můžete začít naplňovat systém kapalinou. Počáteční plnění systému by mělo být provedeno tryskou umístěnou ve spodní části kolektoru.

To znamená, že plnění se provádí zdola nahoru. Díky takovým činnostem je možné zabránit možné tvorbě vzduchových zácp.

Do komory vstupuje voda nebo jiné kapalné chladivo. Proces plnění systému končí, když voda začne vylévat z drenážní trubice přední komory.

Pomocí plovákového ventilu můžete nastavit optimální hladinu kapaliny v přední komoře. Po naplnění systému chladivem se začne zahřívat v kolektoru.

Proces zvyšování teploty nastává i za oblačného počasí. Zahřátá chladicí kapalina začíná stoupat až na vrchol zásobní nádrže. Proces přirozené cirkulace probíhá, dokud není teplota chladicího média vstupujícího do radiátoru vyrovnána s teplotou nosiče opouštějícího kolektor.

S proudem vody v hydraulickém systému se spustí plovákový ventil umístěný v přední komoře. Takto bude udržována konstantní úroveň. V tomto případě bude studená voda vstupující do systému umístěna ve spodní části zásobníku. Proces míchání studené a horké vody prakticky nedochází.

V hydraulickém systému je nutné zajistit instalaci uzavíracích ventilů, které budou bránit zpětnému oběhu chladicí kapaliny z kolektoru do nádrže. K tomu dochází, když okolní teplota klesne pod teplotu chladicí kapaliny.

Tyto ventily se obvykle používají v noci a večer.

Připojení k místům spotřeby horké vody se provádí pomocí standardních míchaček. Obvyklým jednoduchým kohoutkům se nejlépe vyhnete. Za slunečného počasí může teplota vody dosáhnout 80 ° C - přímé použití takové vody je nevhodné. Vodovodní baterie tak významně šetří horkou vodu.

Výkon takového solárního ohřívače vody lze zlepšit přidáním dalších sekcí kolektoru. Konstrukce umožňuje připojit ze dvou na neomezený počet kusů.

Výkon solárního systému se zvyšuje instalací více solárních kolektorů

Základem takového solárního kolektoru pro vytápění a zásobování horkou vodou je princip skleníkového efektu a tzv. Termosifonový efekt. Při návrhu topného článku se používá skleníkový efekt.

Sluneční paprsky volně procházejí průhledným materiálem v horní části kolektoru a přeměňují se v tepelnou energii.

Tepelná energie je ve stísněném prostoru kvůli těsnosti potrubní části kolektoru. Termosifonový efekt se používá v hydraulickém systému, když se zahřívá chladicí kapalina, zatímco se chladicí kapalina přemísťuje a tlačí do ohřívací zóny.

V důsledku termosifonového efektu dochází v systému ke stabilní a nepřetržité přirozené cirkulaci chladiva

Výkon solárního kolektoru

Hlavním kritériem, které ovlivňuje výkon solárních systémů, je intenzita slunečního záření. Množství potenciálně užitečného slunečního záření dopadajícího na konkrétní oblast se nazývá izolace.

Hodnota izolace v různých bodech světa se mění v poměrně širokém rozsahu. Pro stanovení průměrných ukazatelů této hodnoty existují speciální tabulky. Zobrazují průměrnou sluneční izolaci pro danou oblast.

Údaje o slunečním záření v určité oblasti lze získat ze speciálních map a tabulek (+)

Kromě hodnoty izolace ovlivňuje výkon systému také oblast a materiál tepelného výměníku. Dalším faktorem ovlivňujícím výkon systému je kapacita skladovací nádrže. Optimální kapacita nádrže se počítá na základě plochy adsorbérů kolektoru.

V případě plochého kolektoru se jedná o celkovou plochu trubek, které jsou v kolektorové krabici. Tato hodnota se v průměru rovná 75 litrům objemu nádrže na jeden m2 sběrné trubice. Úložná kapacita je druh tepelné baterie.

Ceny výrobních zařízení

Lví podíl na finančních nákladech na vybudování takového systému spočívá ve výrobě sběratelů. To není překvapivé, a to ani v průmyslových návrzích solárních systémů asi 60% nákladů na tento strukturální prvek. Finanční náklady budou záviset na výběru materiálu.

Je třeba poznamenat, že takový systém není schopen vytápět místnost, pomůže pouze ušetřit náklady a pomůže ohřát vodu v topném systému.Vzhledem k poměrně vysokým nákladům na energii, které jsou vynaloženy na ohřev vody, solární kolektor integrovaný do topného systému tyto náklady výrazně snižuje.

Solární kolektor se zcela jednoduše integruje do systému vytápění a přívodu teplé vody (+)

K jeho výrobě se používají poměrně jednoduché a dostupné materiály. Kromě toho je taková konstrukce zcela energeticky nezávislá a nevyžaduje technickou údržbu. Údržba systému je omezena na pravidelnou kontrolu a čištění sběrného skla před kontaminací.

Další informace o organizaci solárního vytápění v domě jsou uvedeny v tento článek.

Závěry a užitečné video na toto téma

Proces výroby elementárního solárního kolektoru:

Jak sestavit a uvést do provozu sluneční soustavu:

Samozřejmě, že vlastní solární kolektor nebude schopen konkurovat průmyslovým modelům. Pomocí improvizovaných materiálů je poměrně obtížné dosáhnout vysoké účinnosti, kterou mají průmyslové vzory. Finanční náklady však budou mnohem nižší ve srovnání s nákupem hotových zařízení.

Nicméně domácí solární topný systém výrazně zvyšují úroveň pohodlí a snižují náklady na energii, která je generována tradičními zdroji.

Máte zkušenosti s výrobou solárního kolektoru? Nebo máte nějaké dotazy ohledně materiálu? Prosím, sdílejte informace s našimi čtenáři. Můžete zanechat komentáře ve formuláři níže.