Kako napraviti solarni kolektor za grijanje samostalno: korak po korak vodič

Rast cijena tradicionalnih izvora energije potiče vlasnike privatnih kuća da traže alternativne mogućnosti grijanja domova i grijanja vode. Slažete se, financijska komponenta izdanja bit će važna u odabiru sustava grijanja.

Jedan od najperspektivnijih načina opskrbe energijom je pretvaranje sunčevog zračenja. Da biste to učinili, koristite solarne sustave. Razumijevanje principa njihovog uređaja i mehanizma rada, izrada solarnog kolektora za grijanje vlastitim rukama neće biti teško.

Reći ćemo vam o dizajnerskim značajkama solarnih sustava, ponuditi jednostavan dijagram montaže i opisati materijale koji se mogu koristiti. Faze rada popraćene su vizualnim fotografijama, materijal je dopunjen video isječcima o stvaranju i puštanju u rad domaćeg kolektora.

Princip rada i značajke dizajna

Moderni solarni sustavi - jedan od vrste alternativnih izvora stvaranje topline Koriste se kao pomoćna oprema za grijanje koja procesira sunčevo zračenje u energiju korisnu vlasnicima kuća.

Oni su u mogućnosti u potpunosti osigurati toplu vodu i grijanje u hladnoj sezoni samo u južnim regijama. A onda, ako zauzimaju dovoljno veliko područje i instaliraju se na otvorenim mjestima koja nisu zasjenjena drvećem.

Unatoč velikom broju sorti, djeluju na isti način. bilo koji solarni sustav predstavlja krug s uzastopnim rasporedom uređaja koji opskrbljuju toplinskom energijom i prenose ga na potrošača.

Glavne su radne stavke solarni paneli na solarnim ćelijama ili solarni kolektori. tehnologija sklop solarnog generatora na fotografskim pločama nešto je složenije od cijevnog kolektora.

U ovom ćemo članku razmotriti drugu opciju - solarni sustav kolektora.

Solarni kolektori do sada služe kao pomoćni dobavljači energije. Opasno je potpuno prebaciti grijanje kuće na Sunčev sustav zbog nemogućnosti predviđanja jasnog broja sunčanih dana

Kolektori su sustav cijevi koje su serijski povezane s izlaznom i ulaznom linijom ili su postavljene u obliku zavojnice. Kroz cijevi cirkulira industrijska voda, strujanje zraka ili mješavina vode s nekom tekućinom koja ne smrzava.

Fizički fenomeni potiču cirkulaciju: isparavanje, promjene tlaka i gustoće iz prijelaza iz jednog stanja agregacije u drugo itd.

Princip rada solarnih kolektora temelji se na primanju i akumulaciji solarne energije koja je priopćena rashladnom tekućinu (+)

Skupljanje i akumulacija solarne energije vrši se apsorberima. To je ili čvrsta metalna ploča s pocrnjelom vanjskom površinom, ili sustav pojedinačnih ploča pričvršćenih na cijevi.

Za izradu gornjeg dijela tijela koriste se poklopac, materijali visoke sposobnosti prenošenja svjetlosti. To može biti pleksiglas, slični polimerni materijali, kaljene vrste tradicionalnog stakla.

Kako bi se isključili gubici energije sa stražnje strane uređaja, u kutiju se postavlja toplinska izolacija

Moram reći da polimerni materijali ne podnose utjecaj ultraljubičastih zraka. Sve vrste plastike imaju dovoljno visok koeficijent toplinske ekspanzije, što često dovodi do smanjenja tlaka kućišta. Stoga bi trebala biti ograničena uporaba takvih materijala za izradu tijela kolektora.

Voda kao nosač topline može se koristiti samo u sustavima koji su dizajnirani za opskrbu dodatnom toplinom u jesenskom / proljetnom razdoblju. Ako se planira koristiti Sunčev sustav tijekom cijele godine prije prvog hlađenja, procesna voda se mijenja u mješavinu koja sadrži antifriz.

U solarnim solarnim sustavima zrak se koristi kao nosač topline. Kanali za njegovo kretanje mogu se načiniti od običnog profiliranog lima (+)

Ako je solarni kolektor instaliran za grijanje male zgrade koja nema vezu s autonomnim grijanjem vikendice ili s centraliziranim mrežama, ugrađuje se jednostavan jednokružni sustav s uređajem za grijanje na početku.

Lanac ne uključuje cirkulacijske pumpe i grijaće uređaje. Shema je krajnje jednostavna, ali može raditi samo na sunčanom ljetu.

Kad je kolektor uključen u tehničku strukturu s dva kruga, sve je puno složenije, ali raspon dana pogodan za upotrebu znatno se povećava. Kolektor obrađuje samo jedan krug. Pretežno opterećenje dodijeljeno je glavnoj grijaćoj jedinici koja radi na struju ili bilo koju vrstu goriva.

Za proizvodnju solarnog kolektora možete koristiti gotovu shemu, možete izgraditi vlastiti pilot model i testirati ga u praksi (+)

Unatoč izravnoj ovisnosti performansi solarnih uređaja o broju sunčanih dana, oni su u potražnji, a potražnja za solarnim uređajima neprestano raste. Popularni su među obrtnicima koji žele usmjeriti sve vrste prirodne energije u koristan kanal.

Klasifikacija temperature

Postoji prilično velik broj kriterija po kojima se klasificiraju ovi ili oni modeli solarnih sustava. Međutim, za uređaje koje možete napraviti vlastitim rukama i koristiti za opskrbu toplom vodom i grijanjem, najracionalnije je odvajanje prema vrsti rashladne tekućine.

Dakle, sustavi mogu biti tekući i zračni. Prva vrsta je češće primjenjiva.

Osim toga, često se koristi klasifikacija prema temperaturi na kojoj se radni čvorovi kolektora mogu zagrijati:

1. Niska temperatura. Mogućnosti koje zagrijavaju rashladno sredstvo na 50ºS. Koriste se za zagrijavanje vode u kontejnerima za navodnjavanje, u kupaonicama i tuševima ljeti, a za povećanje udobnosti u hladnim proljetnim i jesenskim večerima.
2. Srednja temperatura. Navedite temperaturu rashladne tekućine od 80ºS. Mogu se koristiti za grijanje prostora. Ove su opcije najprikladnije za uređenje privatnih kuća.
3. Visoka temperatura. Temperatura rashladne tekućine u takvim instalacijama može doseći 200-300ºS. Koriste se u industrijskom obimu, instaliraju se za proizvodnju toplinskih tvornica, poslovnih zgrada itd.

U solarnim sustavima visoke temperature koristi se prilično složen postupak prijenosa toplinske energije. Uz to, zauzimaju impresivan prostor, što većina ljubitelja života u našoj zemlji ne može priuštiti.

Proces proizvodnje dugotrajan je, za implementaciju je potrebna specijalizirana oprema. Gotovo je nemoguće samostalno napraviti takvu varijantu Sunčevog sustava.

Prilično je teško napraviti solarne ćelije visoke temperature na fotonaponskim pretvaračima kod kuće

Ručno izrađen razdjelnik

Izrada solarnog uređaja vlastitim rukama uzbudljiv je proces koji donosi mnogo koristi. Zahvaljujući njemu moguće je racionalno primijeniti besplatno sunčevo zračenje, riješiti nekoliko važnih ekonomskih problema. Analizirat ćemo specifičnosti stvaranja ravnog kolektora koji dovodi grijanu vodu u sustav grijanja.

Napravite materijale

Najjednostavniji i najpovoljniji materijal za samostalno sastavljanje tijela solarnog kolektora je drveni blok s pločom, šperpločom, OSB pločama ili sličnim opcijama. Alternativno se može koristiti čelični ili aluminijski profil s sličnim listovima. Metalna futrola koštat će malo više.

Materijali moraju biti u skladu sa zahtjevima za vanjske konstrukcije. Životni vijek solarnog kolektora varira od 20 do 30 godina.

Dakle, materijali moraju imati određeni skup operativnih karakteristika koji će omogućiti uporabu konstrukcije tijekom cijelog razdoblja.

Najjeftinija i najlakša opcija za materijale za izradu kućišta je uporaba drva i iverice

Ako je slučaj izrađen od drva, tada se trajnost materijala može postići impregnacijom vodom-polimernim emulzijama i premazivanjem bojama i lakovima.

Osnovno načelo koje se treba pridržavati pri dizajniranju i montaži solarnog kolektora je dostupnost materijala u pogledu cijene i mogućnosti kupnje. Odnosno, ili ih se može naći u slobodnoj prodaji, ili napraviti nezavisno od dostupnih improviziranih sredstava.

Nijanse toplinske izolacije

Kako bi se spriječio gubitak toplinske energije, na dnu kutije je montiran izolacijski materijal. To može biti polistiren ili mineralna vuna. Moderna industrija proizvodi prilično široku paletu izolacijskih materijala.

Da biste izolirali kutiju, možete koristiti opcije izolacije folije. Dakle, moguće je osigurati i toplinsku izolaciju i odraz sunčeve svjetlosti s površine folije.

Ako se kao izolacijski materijal koristi kruta ploča od polistirenske pjene ili ekspandiranog polistirena, mogu se izrezati žljebovi za polaganje zavojnice ili sustava cijevi.Obično se sakupljač apsorbera postavlja na vrh izolacije i čvrsto pričvršćuje na dno tijela na način koji ovisi o materijalu koji se koristi u proizvodnji tijela.

Toplinska izolacija služi za smanjenje gubitka topline kroz dno kućišta. Iracionalno je proizvoditi uređaj u metalnom kućištu bez toplinske izolacije (+)

Hladnjak solarnog kolektora

Ovo je upijajući element. To je sustav cijevi u kojima se rashlađuje rashladno sredstvo, a dijelovi izrađeni najčešće od lima bakra. Razmatrani su optimalni materijali za izradu hladnjaka bakrene cijevi.

Domaći majstori izumili su jeftiniju opciju - spiralni izmjenjivač topline polipropilenske cijevi.

Zanimljivo proračunsko rješenje je apsorber solarnog sustava iz fleksibilne polimerne cijevi. Prikladni priključci koriste se za spajanje na ulazne i izlazne uređaje. Izbor improviziranih sredstava iz kojih se može izraditi izmjenjivač topline solarnog kolektora je prilično širok. To može biti izmjenjivač topline starog hladnjaka, polietilenske vodovodne cijevi, radijatora od čeličnih ploča itd.

Važan kriterij učinkovitosti je toplinska vodljivost materijala od kojeg je izrađen izmjenjivač topline.

Za samostalnu proizvodnju bakar je najbolja opcija. Ima toplinsku vodljivost od 394 W / m². Za aluminij, ovaj parametar varira od 202 do 236 W / m².

Bakrene cijevi smatraju se najoptimalnijom opcijom za proizvodnju hladnjaka za toplinske performanse i trajnost

Međutim, velika razlika u toplinskoj vodljivosti između bakrenih i polipropilenskih cijevi ne znači da će izmjenjivač topline s bakrenim cijevima proizvesti stotine puta veću količinu tople vode.

Pod jednakim uvjetima, izvedba izmjenjivača topline od bakrenih cijevi bit će 20% učinkovitija od performansi metalno-plastičnih opcija. Dakle, izmjenjivači topline napravljeni od polimernih cijevi imaju pravo na život. Osim toga, takve će opcije biti puno jeftinije.

Bez obzira na materijal cijevi, svi spojevi, i zavareni i navojni, moraju biti hermetički zatvoreni. Cijevi se mogu postaviti paralelno jedna u drugu i u obliku zavojnice.

Shema tipa zavojnice smanjuje broj priključaka - to smanjuje vjerojatnost curenja i omogućuje ravnomjernije kretanje protoka rashladne tekućine.

Vrh kutije u kojoj se nalazi izmjenjivač topline zatvoren je staklom. Alternativno, možete koristiti moderne materijale, poput akrilnog analoga ili monolitnog polikarbonata. Prozirni materijal možda nije glatka, već valovita ili mat.

U klasičnoj verziji kutija sa sakupljačem zatvorena je kaljenim staklom, pleksiglasom, polikarbonatom ili sličnim materijalom. Obrtnici su se prilagodili upotrebi polietilena umjesto stakla

Ovaj tretman smanjuje reflektivnost materijala. Osim toga, ovaj materijal mora podnijeti značajan mehanički stres.

U industrijskim dizajnom takvih solarnih sustava koristi se posebno solarno staklo. Takvo staklo karakterizira nizak sadržaj željeza, što osigurava manje gubitka topline.

Spremnik ili spremnik za unaprijed

Kao spremnik možete koristiti bilo koji kapacitet s volumenom od 20 do 40 litara. Niz nešto manjih spremnika, povezanih cijevima u serijskom lancu, će uspjeti. Skladišni spremnik preporuča se izolirati, kao voda zagrijana na suncu u spremniku bez izolacije brzo će izgubiti toplinsku energiju.

U stvari, nosač topline u sustavu solarnog grijanja mora kružiti bez akumulacije, jer toplinska energija dobivena od nje mora se potrošiti tijekom primitka.Spremnik služi za distribuciju grijane vode i komora za odvod, koja održava stabilnost tlaka u sustavu.

Spremnik u solarnim sustavima djeluje kao distributer vode i rezervoara koji održava pritisak (+)

Koraci za solarno sklapanje

Nakon proizvodnje kolektora i pripreme svih sastavnih konstrukcijskih elemenata sustava, možete prijeći na izravno postavljanje.

Jedna od opcija za ugradnju zavojnice od polipropilenskih cijevi s priključcima i tintom pomoći će brzom sastavljanju solarnog kolektora (+)

Rad započinje ugradnjom unaprijed komore, koja se u pravilu postavlja na najvišu moguću točku: na tavanu, zasebnom tornju, prelazu itd.

Tijekom instalacije, treba imati na umu da će nakon napunjenja sustava tekućim rashladnim sredstvom ovaj dio strukture imati impresivnu težinu. Stoga biste trebali provjeriti pouzdanost preklapanja ili ga ojačati.

Nakon instalacije spremnika nastavite s ugradnjom kolektora. Ovaj strukturni element sustava nalazi se na južnoj strani. Kut nagiba u odnosu na horizont trebao bi biti od 35 do 45 stupnjeva.

Nakon ugradnje svih elemenata, oni su vezani cijevima, spajajući se u jedinstveni hidraulički sustav. Nepropusnost hidrauličkog sustava važan je kriterij o kojem ovisi učinkovit rad solarnog kolektora.

Prema shemi montaže solarnog sustava za opskrbu vodom vanjskim tušem, možete izgraditi konstrukciju za zagrijavanje vode za navodnjavanje ili stvaranje ugodnih uvjeta u hladnim večerima (+)

Za spajanje konstrukcijskih elemenata u jedinstveni hidraulički sustav koriste se cijevi promjera inča i pol inča. Manji promjer koristi se za raspored tlačnog dijela sustava.

Pod tlačnim dijelom sustava podrazumijeva se ulazak vode u komoru i povlačenje zagrijane rashladne tekućine u sustav grijanja i dovod tople vode. Ostatak je montiran pomoću cijevi većeg promjera.

Da bi se spriječio gubitak toplinske energije, cijevi moraju biti pažljivo izolirane. U tu svrhu možete koristiti verzije stiropora, bazaltne vune ili folije modernih izolacijskih materijala. Spremnik i prednja komora također su podvrgnuti postupku zagrijavanja.

Najjednostavnija i najpovoljnija opcija za toplinsku izolaciju spremnika je izgradnja kutije oko nje od šperploče ili dasaka. Prostor između kutije i spremnika treba biti ispunjen izolacijskim materijalom. To može biti šljaka, mješavina slame s glinom, suha piljevina itd.

Sunčev sustav instaliran je tako da se solarni kolektori nalaze na najsvjetlijoj strani kuće ili parcele (+)

Ispitajte prije puštanja u rad

Nakon što instalirate sve elemente sustava i zagrijete neke strukture, možete početi puniti sustav tekućim rashladnim sredstvom. Prvo punjenje sustava treba obaviti kroz mlaznicu koja se nalazi u donjem dijelu kolektora.

Odnosno, punjenje se vrši odozdo prema gore. Zahvaljujući takvim akcijama moguće je izbjeći vjerojatne stvaranje zračnih zastoja.

Voda ili druga tekuća rashladna tekućina ulazi u komoru. Postupak punjenja sustava završava kada voda počne teći iz odvodne cijevi prednje komore.

Pomoću plovnog ventila možete podesiti optimalnu razinu tekućine u prednjoj komori. Nakon što sustav napuni rashladnom tekućinom, počinje se zagrijavati u kolektoru.

Proces povećanja temperature događa se čak i u oblačno vrijeme. Grijana rashladna tekućina počinje se dizati do vrha spremnika. Proces prirodne cirkulacije odvija se sve dok se temperatura rashladne tekućine koja ulazi u radijator ne uskladi s temperaturom nosača koji izlazi iz kolektora.

S protokom vode u hidrauličkom sustavu aktivirat će se plovni ventil smješten u prednjoj komori. Tako će se održavati konstantna razina. U ovom slučaju će hladna voda koja ulazi u sustav biti smještena u donjem dijelu spremnika. Proces miješanja hladne i tople vode praktički se ne događa.

U hidrauličkom sustavu potrebno je predvidjeti ugradnju zapornih ventila, što će spriječiti povratnu cirkulaciju rashladne tekućine iz kolektora u rezervoar. To se događa kada temperatura okoline padne niže od temperature rashladne tekućine.

Takvi se ventili obično koriste noću i navečer.

Spajanje na mjesta potrošnje tople vode vrši se standardnim miješalicama. Konvencionalne pojedinačne slavine najbolje je izbjegavati. U sunčanom vremenu temperatura vode može doseći 80 ° C - korištenje takve vode izravno je nezgodno. Tako će slavine značajno uštedjeti toplu vodu.

Učinak takvog solarnog grijača vode može se poboljšati dodavanjem dodatnih odjeljaka kolektora. Dizajn vam omogućuje postavljanje od dva do neograničenog broja komada.

Rad Sunčevog sustava povećava se ugradnjom više solarnih kolektora

Osnova takvog solarnog kolektora za grijanje i opskrbu toplom vodom je princip efekta staklenika i takozvani termosifonski efekt. Učinak staklenika koristi se u dizajnu grijaćeg elementa.

Sunčeve zrake slobodno prolaze kroz prozirni materijal gornjeg dijela kolektora i pretvaraju se u toplinsku energiju.

Toplinska energija je u skučenom prostoru zbog nepropusnosti dijela kanala kolektora. Termosifonski učinak koristi se u hidrauličkom sustavu kada se zagrijana rashladna tekućina diže, istodobno premještajući rashladno sredstvo i prisiljavajući ga da pređe u zonu grijanja.

Zbog termosifonskog učinka, u sustavu se događa stabilna i kontinuirana prirodna cirkulacija rashladnog sredstva

Performanse solarnog kolektora

Glavni kriterij koji utječe na performanse solarnih sustava je intenzitet sunčevog zračenja. Količina potencijalno korisnog sunčevog zračenja na određenom području naziva se insolacija.

Vrijednost insolacije u različitim točkama svijeta varira u poprilično širokom rasponu. Za određivanje prosječnih pokazatelja ove vrijednosti postoje posebne tablice. Prikazuje prosječnu solarnu insolaciju za dano područje.

Podaci o solarnoj insolaciji u određenoj regiji mogu se dobiti iz posebnih karata i tablica (+)

Uz vrijednost insolacije, područje i materijal izmjenjivača topline također utječu na performanse sustava. Drugi faktor koji utječe na performanse sustava je kapacitet spremnika. Optimalni kapacitet spremnika izračunava se na temelju površine adsorbera sakupljača.

U slučaju ravnog kolektora to je ukupna površina cijevi koje se nalaze u kolektorskoj kutiji. Ta vrijednost prosječno je jednaka 75 litara zapremine spremnika po jednom m² površine sakupljačke cijevi. Kapacitet skladištenja je vrsta toplinske baterije.

Cijene tvorničkih uređaja

Lavovski dio financijskih troškova izgradnje takvog sustava nalazi se u proizvodnji kolektora. To i ne čudi, čak i ako industrijski dizajni solarnih sustava otpada oko 60% troškova na ovaj strukturni element. Financijski troškovi ovisit će o izboru materijala.

Treba napomenuti da takav sustav nije u mogućnosti zagrijati sobu, samo će pomoći uštedjeti na troškovima, pomažući zagrijavanje vode u sustavu grijanja.S obzirom na prilično visoke troškove energije koji se troše na zagrijavanje vode, solarni kolektor integriran u sustav grijanja značajno smanjuje takve troškove.

Solarni kolektor se prilično jednostavno integrira u sustav grijanja i tople vode (+)

Za njegovu izradu koriste se prilično jednostavni i pristupačni materijali. Osim toga, takav je dizajn potpuno nehlapljiv i ne zahtijeva tehničko održavanje. Održavanje sustava svodi se na periodične preglede i čišćenje staklenog kolektora od onečišćenja.

Dodatne informacije o organizaciji solarnog grijanja u kući predstavljene su u ovaj članak.

Zaključci i korisni video na temu

Postupak proizvodnje elementarnog solarnog kolektora:

Kako sastaviti i uručiti solarni sustav:

Naravno, samostalno napravljeni solarni kolektor neće se moći natjecati s industrijskim modelima. Korištenjem improviziranih materijala, prilično je teško postići visoku učinkovitost koju imaju industrijski dizajni. Ali financijski troškovi bit će mnogo manji u usporedbi s kupnjom gotovih postrojenja.

Ipak, domaći solarni sustav grijanja značajno povećati razinu komfora i smanjiti trošak energije koji se stvara tradicionalnim izvorima.

Imate iskustva u izradi solarnog kolektora? Ili imate pitanja o materijalu? Molimo podijelite informacije s našim čitateljima. Komentare možete ostaviti u donjem obliku.