כיצד להכין קולט שמש לחימום DIY: מדריך צעד אחר צעד

עליית המחירים של מקורות אנרגיה מסורתיים מעודדת בעלי בתים פרטיים לחפש אפשרויות חלופיות לחימום בתים ולחימום מים. מסכים, המרכיב הכספי בסוגיה ימלא תפקיד חשוב בבחירת מערכת חימום.

אחת הדרכים המבטיחות ביותר לאספקת אנרגיה היא המרת קרינת שמש. לשם כך, השתמש במערכות סולאריות. הבנת העיקרון של המכשיר שלהם ומנגנון הפעולה, ביצוע קולטי שמש לחימום במו ידיכם לא תהיה קשה.

נספר לכם על תכונות העיצוב של מערכות סולאריות, נציע תרשים הרכבה פשוט ונתאר את החומרים בהם ניתן להשתמש. שלבי העבודה מלווים בתצלומים חזותיים, החומר מתווסף בקטעי וידיאו על יצירה והזמנת אספן תוצרת בית.

עקרון תכונות העבודה והעיצוב

מערכות סולאריות מודרניות - אחת מ סוגים של מקורות אלטרנטיביים ייצור חום. הם משמשים כציוד חימום עזר המעבד קרינת שמש לאנרגיה מועילה לבעלי בתים.

הם מסוגלים לספק מים חמים וחימום בעונה הקרה רק באזורים הדרומיים. ואז, אם הם תופסים שטח מספיק גדול ומותקנים בשטחים פתוחים שאינם מוצלים על ידי עצים.

למרות המספר הגדול של הזנים, הם עובדים באותה צורה. כל מערכת סולארית מייצג מעגל עם סידור רצף של מכשירים המספקים אנרגיה תרמית ומשדרים אותו לצרכן.

פריטי העבודה העיקריים הם פאנלים סולאריים על תאים סולאריים או קולטי שמש. טכנולוגיה הרכבת גנרטור סולארי על צלחות צילום זה קצת יותר מסובך מאשר אספן צינורי.

במאמר זה נשקול את האפשרות השנייה - מערכת סולארית אספנית.

קולטי שמש משמשים עד כה כספקי אנרגיה עזר. מסוכן להחליף לחלוטין את חימום הבית למערכת השמש בגלל חוסר היכולת לחזות מספר ברור של ימי שמש

אספנים הם מערכת צינורות המחוברים בסדרה עם קו היציאה וכניסת הכניסה או מונחים בצורה של סליל. מים תעשייתיים, זרימת אוויר או תערובת של מים עם נוזל שאינו מקפיא מסתובב דרך הצינורות.

תופעות גופניות מעוררות את מחזור הדם: אידוי, שינויים בלחץ וצפיפות מהמעבר ממצב צבירה אחד למשנהו וכו '.

עקרון הפעולה של קולטי שמש מבוסס על קבלת וצבר אנרגיה סולארית המועברת אל נוזל הקירור (+)

איסוף וצבר האנרגיה הסולארית מתבצע על ידי בולמים. זוהי פלטת מתכת מוצקה עם משטח חיצוני מושחר, או מערכת של לוחות בודדים המחוברים לצינורות.

לייצור החלק העליון של הגוף, הכיסוי, חומרים בעלי יכולת גבוהה להעביר אור משמשים. זה יכול להיות פרספקס, חומרים פולימריים דומים, סוגים מחוסמים של זכוכית מסורתית.

על מנת להחריג הפסדי אנרגיה מגב המכשיר, בידוד תרמי ממוקם בקופסה

אני חייב לומר שחומרים פולימריים אינם סובלים את השפעתם של קרניים אולטרה סגולות. לכל סוגי הפלסטיק מקדם התפשטות תרמי גבוה מספיק, מה שמוביל לרוב לדיכאון של הדיור. לכן, יש להגביל את השימוש בחומרים כאלה לייצור גוף האספן.

ניתן להשתמש במים כמוביל חום רק במערכות המיועדות לספק חום נוסף בתקופת הסתיו / האביב. אם מתוכנן להשתמש במערכת הסולארית כל השנה לפני הקירור הראשון, מי התהליכים משתנים לתערובת שלהם עם נוזל לרדיאטור.

במערכות סולאריות אוויר משמש האוויר כמוביל חום. ניתן ליצור ערוצים לתנועתם מגליון פרופיל רגיל (+)

אם מותקן קולט השמש לחימום של מבנה קטן שאין לו חיבור לחימום האוטונומי של הקוטג 'או עם רשתות מרכזיות, נבנית מערכת פשוטה עם מעגל אחד עם התקן חימום בתחילתו.

השרשרת אינה כוללת משאבות זרימה ומכשירי חימום. התוכנית פשוטה ביותר, אך היא יכולה לעבוד רק בקיץ שטוף השמש.

כאשר אספן נכלל במבנה טכני דו-מעגלי, הכל הרבה יותר מסובך, אך טווח הימים המתאימים לשימוש מוגדל משמעותית. האספן מעבד מעגל אחד בלבד. העומס השולט מוקצה ליחידת החימום הראשית, הפועלת על חשמל או כל סוג דלק.

לייצור קולט שמש תוכלו להשתמש בתכנית המוכנה, תוכלו לבנות דגם טייס משלכם ולבדוק אותו בפועל (+)

למרות התלות הישירה של ביצועיהם של מכשירים סולאריים במספר ימי שמש, הם מבוקשים, והביקוש למכשירים סולאריים עולה בהתמדה. הם פופולריים בקרב בעלי מלאכה המבקשים לכוון את כל סוגי האנרגיה הטבעית לערוץ שימושי.

סיווג טמפרטורה

יש מספר גדול למדי של קריטריונים שעל פיהם מסווג תכנון כזה או אחר של מערכות סולאריות. עם זאת, למכשירים שתוכלו לעשות במו ידיכם ולהשתמש בהם לאספקת מים חמים ולחימום, הרציונלי ביותר הוא ההפרדה לפי סוג נוזל קירור.

אז מערכות יכולות להיות נוזליות ואוויר. הסוג הראשון חל לעתים קרובות יותר.

בנוסף, לרוב משתמשים בסיווג לפי הטמפרטורה שאליה יכולים הצמתים העובדים של האספן להתחמם:

1. טמפרטורה נמוכה. אפשרויות שיכולות לחמם את נוזל הקירור ל 50 מעלות צלזיוס. הם משמשים לחימום מים במכלי השקיה, בחדרי אמבטיה ובמקלחות בקיץ, ולהגברת הנוחות בערבי אביב וסתיו קרירים.
2. טמפרטורה בינונית. ספקו טמפרטורת נוזל קירור של 80ºС. הם יכולים לשמש לחימום חלל. אפשרויות אלה מתאימות ביותר לסידור בתים פרטיים.
3. טמפרטורה גבוהה. הטמפרטורה של נוזל הקירור במתקנים כאלה יכולה להגיע ל 200-300ºС. הם משמשים בקנה מידה תעשייתי, מותקנים לחנויות לייצור חום, מבני מסחר וכו '.

במערכות סולאריות בטמפרטורה גבוהה משתמשים בתהליך מורכב למדי של העברת אנרגיה תרמית. בנוסף, הם תופסים חלל מרשים, שרוב אוהבי חיינו במדינה אינם יכולים להרשות לעצמם.

תהליך הייצור הוא זמן רב, היישום דורש ציוד מיוחד. כמעט בלתי אפשרי ליצור באופן עצמאי וריאנט כזה של מערכת השמש.

די קשה לייצר תאים סולאריים בטמפרטורה גבוהה על ממירים פוטו-וולטאיים בבית

סעפת עבודת יד

הכנת מכשיר סולארי במו ידיכם היא תהליך מרגש המביא יתרונות רבים. בזכותו ניתן להחיל באופן רציונלי קרינת שמש חופשית, כדי לפתור כמה בעיות כלכליות חשובות. ננתח את הפרטים הקטנים של יצירת אספן שטוח המספק מים מחוממים למערכת החימום.

חומרי DIY

החומר הפשוט והזול ביותר להרכבה עצמית של גוף הקולט השמש הוא בלוק עץ עם לוח, דיקט, לוחות OSB או אפשרויות דומות. לחלופין, ניתן להשתמש בפרופיל פלדה או אלומיניום עם יריעות דומות. מארז המתכת יעלה קצת יותר.

על חומרים לעמוד בדרישות למבנים חיצוניים. חייו של קולט השמש משתנים בין 20 ל 30 שנה.

אז, על החומרים להיות בעלי מערך מסוים של מאפיינים תפעוליים שיאפשרו שימוש במבנה לאורך כל התקופה.

האפשרות הזולה והקלה ביותר לחומרים לייצור התיק היא השימוש בעץ ובשבבים

אם המקרה עשוי מעץ, אז ניתן להשיג את עמידות החומר על ידי הספגה עם תחליבי פולימר מים וציפוי בצבעים ולכות.

העיקרון הבסיסי שיש להקפיד עליו בעת תכנון והרכבה של קולט שמש הוא זמינות החומרים מבחינת מחיר ויכולת הרכישה. כלומר, ניתן למצוא אותם במכירה חופשית, או ליצור אותם באופן עצמאי מאמצעים מאולתרים זמינים.

ניואנסים של בידוד תרמי

כדי למנוע אובדן אנרגיה תרמית, חומר בידוד מותקן בחלק התחתון של התיבה. זה יכול להיות קלקר או צמר סלעים. התעשייה המודרנית מייצרת מגוון נרחב למדי של חומרי בידוד.

כדי לבודד את התיבה, אתה יכול להשתמש באפשרויות בידוד נייר כסף. כך ניתן לספק גם בידוד תרמי וגם השתקפות של אור שמש מפני השטח של נייר הכסף.

אם משמשת צלחת נוקשה של קצף קלקר או קלקר מורחבת כחומר בידוד, ניתן לחתוך חריצים להנחת סליל או מערכת הצינור.בדרך כלל, בולם האספנים מונח על גבי הבידוד ומקובע היטב לתחתית הגוף בצורה שתלויה בחומר המשמש לייצור הגוף.

בידוד תרמי משמש להפחתת איבוד החום דרך קרקעית הדיור. זה לא הגיוני לייצר מכשיר במארז מתכת ללא בידוד תרמי (+)

גוף הקירור של קולטי השמש

זהו אלמנט סופג. זוהי מערכת של צינורות בהם נוזל הקירור מחומם, וחלקים העשויים לרוב מנחושת גיליון. יש לקחת בחשבון את החומרים האופטימליים לייצור גוף קירור צינורות נחושת.

בעלי מלאכה לבית המציאו אפשרות זולה יותר - מחליף חום ספירלי מ צינורות פוליפרופילן.

פיתרון תקציבי מעניין הוא בולם מערכת סולארית מצינור פולימרים גמיש. אביזרים מתאימים משמשים לחיבור למכשירי הכניסה והיציאה, הבחירה באמצעים מאולתרים שמהם ניתן לבצע את מחליף החום לקולט השמש היא די רחבה. זה יכול להיות מחליף החום של מקרר ישן, צינורות מים מפוליאתילן, רדיאטורי פאנל פלדה וכו '.

קריטריון חשוב ליעילות הוא המוליכות התרמית של החומר ממנו מחליף החום.

לייצור עצמי נחושת היא האפשרות הטובה ביותר. יש לו מוליכות תרמית של 394 W / m². עבור אלומיניום, פרמטר זה משתנה בין 202 ל- 236 W / m².

צינורות נחושת נחשבים לאופציה האופטימלית ביותר לייצור גוף קירור לביצועים ועמידות תרמית

עם זאת, ההבדל הגדול במוליכות התרמית בין צינורות נחושת ופוליפרופילן אינו אומר כלל כי מחליף חום עם צינורות נחושת יפיק מאות פעמים כמות גדולה של מים חמים.

בתנאים שווים, הביצועים של מחליף חום צינור נחושת יהיו יעילים ב -20% מהביצועים של אפשרויות פלסטיק-מתכת. כך שמחליפי חום העשויים מצינורות פולימרים זוכים לחיים. בנוסף, אפשרויות כאלה יהיו הרבה יותר זולות.

ללא קשר לחומר הצינור, כל המפרקים, מרותכים ומחוטים, חייבים להיות אטומים לאוויר. ניתן למקם צינורות הן במקביל זו לזו, והן בצורה של סליל.

ערכת סוג הסליל מצמצמת את מספר החיבורים - זה מקטין את הסבירות לדליפות ומספק תנועה אחידה יותר של זרימת נוזל הקירור.

חלקו העליון של התיבה בו נמצא מחליף החום סגור בזכוכית. לחלופין, אתה יכול להשתמש בחומרים מודרניים, כמו אנלוגי אקרילי או פוליקרבונט מונוליטי. חומר שקוף עשוי לא להיות חלק, אלא גלי או מט.

בגרסה הקלאסית, הקופסה עם הקולט נסגרת עם זכוכית מחוסמת, פרספקס, פוליקרבונט או חומר דומה. בעלי מלאכה התאימו את עצמם להשתמש בפוליאתילן במקום זכוכית

טיפול זה מצמצם את ההשתקפות של החומר. בנוסף, חומר זה חייב לעמוד בלחץ מכני משמעותי.

בתכנונים תעשייתיים של מערכות סולריות כאלה משתמשים בזכוכית סולארית מיוחדת. זכוכית כזו מאופיינת בתכולת ברזל נמוכה, המספקת פחות איבוד חום.

מיכל אחסון או מיכל מקדים

כמכל אחסון, אתה יכול להשתמש בכל קיבולת בנפח של 20 עד 40 ליטר. סדרה של טנקים קטנים יותר, המחוברים באמצעות צינורות בשרשרת סדרתית, תעשה. מומלץ לבודד את מיכל האחסון, כמו מים המחוממים בשמש במיכל ללא בידוד יאבדו במהירות אנרגיה תרמית.

למעשה, על מנשא החום במערכת החימום הסולארית להסתובב ללא הצטברות, מכיוון יש לצרוך את האנרגיה התרמית שמתקבלת ממנה במהלך תקופת הקבלה.מיכל האחסון משמש להפצה של מים מחוממים ותא תעלה, השומר על יציבות הלחץ במערכת.

מיכל האחסון במערכות סולאריות עובד כמפיץ מים ומאגר השומר על לחץ (+)

מדרגות הרכבה סולארית

לאחר ייצור הקולט והכנת כל האלמנטים המבניים המרכיבים של המערכת, תוכלו להמשיך להתקנה ישירה.

אחת האפשרויות להתקנת סליל מצינורות פוליפרופילן עם אביזרים וטייטים תעזור להרכיב במהירות את קולט השמש (+)

העבודות מתחילות בהתקנת תא קדמה, אשר ככלל מוצב בנקודה הגבוהה ביותר האפשרית: בעליית הגג, מגדל נפרד, מעוף וכו '.

במהלך ההתקנה יש לציין כי לאחר מילוי המערכת בנוזל קירור נוזלי, חלק זה של המבנה יהיה בעל משקל מרשים. לכן, עליך לאמת את אמינות החפיפה או לחזק אותה.

לאחר התקנת המיכל המשך להתקנת האספן. אלמנט מבני זה של המערכת ממוקם בצד הדרומי. זווית הנטייה ביחס לאופק צריכה להיות בין 35 ל 45 מעלות.

לאחר התקנת כל האלמנטים הם קשורים בצינורות, ומתחברים למערכת הידראולית אחת. אטימותה של המערכת ההידראולית היא קריטריון חשוב שעליו תלויה פעולתו האפקטיבית של קולט השמש.

על פי מערך ההרכבה של מערכת השמש לאספקת מים למקלחת בחוץ, אתה יכול לבנות מבנה לחימום המים להשקיה או ליצור תנאים נוחים בערבים קרירים (+)

כדי לחבר אלמנטים מבניים למערכת הידראולית אחת, משתמשים בצינורות בקוטר אינץ 'וחצי. קוטר קטן יותר משמש לסידור חלק הלחץ של המערכת.

תחת לחץ הלחץ של המערכת אמורה הכנסת מים לתא וסילוק נוזל הקירור המחומם למערכת החימום ואספקת מים חמים. השאר מותקן באמצעות צינורות בקוטר גדול יותר.

כדי למנוע אובדן אנרגיה תרמית, יש לבודד בזהירות את הצינורות. למטרה זו תוכלו להשתמש בגרסאות קלקר, צמר בזלת או נייר כסף של חומרי בידוד מודרניים. מיכל האחסון ותא הקידום כפופים גם לנוהל ההתחממות.

האפשרות הפשוטה ביותר והזולה ביותר לבידוד תרמי של מיכל אחסון היא בניית קופסה מסביב מעץ דיקט או לוחות. יש למלא את החלל בין התיבה למכולה בחומר בידוד. זה יכול להיות סיגים, תערובת של קש עם חימר, נסורת יבשה וכו '.

מערכת השמש מותקנת כך שקולטני השמש ממוקמים בצד המואר ביותר של הבית או החלקה (+)

מבחן לפני הזמנתו

לאחר התקנת כל רכיבי המערכת וחימום חלק מהמבנים, תוכלו להתחיל למלא את המערכת בנוזל קירור נוזלי. המילוי הראשוני של המערכת צריך להיעשות דרך הזרבובית הממוקמת בחלק התחתון של הקולט.

כלומר, המילוי מתבצע מלמטה למעלה. הודות לפעולות מסוג זה ניתן להימנע מהיווצרות אפשריות של חסימות אוויר.

מים או נוזל קירור נוזלי אחר נכנס לתא. תהליך מילוי המערכת מסתיים כאשר מים מתחילים לצקת מצינור הניקוז של תא הקדמה.

בעזרת שסתום הציפה תוכלו לכוונן את רמת הנוזל האופטימלית בתא הקדמה. לאחר מילוי המערכת בנוזל קירור, הוא מתחיל להתחמם בקולט.

תהליך העלאת הטמפרטורה מתרחש אפילו במזג אוויר מעונן. נוזל הקירור המחומם מתחיל לעלות לראש מיכל האחסון. תהליך הזרימה הטבעית מתרחש עד שטמפרטורת נוזל הקירור שנכנס לרדיאטור מיושרת לטמפרטורת המוביל היוצא מהאספן.

עם זרימת המים במערכת ההידראולית, שסתום הציפה הממוקם בתא הקדמי יפעיל. כך, תישמר רמה קבועה. במקרה זה, מים קרים הנכנסים למערכת ימוקמו בחלק התחתון של מיכל האחסון. תהליך ערבוב המים הקרים והחמים למעשה אינו מתרחש.

במערכת ההידראולית, יש צורך להתקין התקנת שסתומי כיבוי, אשר יפגעו במחזור ההפוך של נוזל הקירור מהאספן למאגר. מצב זה מתרחש כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת בטמפרטורה של נוזל הקירור.

בדרך כלל משתמשים במסתמים כאלה בלילה ובערב.

החיבור למקומות הצריכה של מים חמים מתבצע באמצעות מערבלים סטנדרטיים. עדיף להימנע מברזים יחידים קונבנציונליים. במזג אוויר שטוף שמש, טמפרטורת המים יכולה להגיע ל 80- מעלות צלזיוס - השימוש במים כאלה ישירות אינו נוח. כך, הברזים יחסכו משמעותית מים חמים.

ניתן לשפר את הביצועים של דוד שמש כזה על ידי הוספת קטעי אספן נוספים. העיצוב מאפשר לך לעלות משניים למספר בלתי מוגבל של חלקים.

ביצועי מערכת השמש גדלים על ידי התקנת קולטי שמש נוספים

הבסיס של קולט סולארי כזה לחימום ואספקת מים חמים הוא העיקרון של אפקט החממה והאפקט התרמוסיפוני. אפקט החממה משמש בעיצוב גוף החימום.

קרני השמש עוברות בחופשיות דרך החומר השקוף של החלק העליון של האספן והופכות לאנרגיה תרמית.

אנרגיה תרמית נמצאת בחלל סגור בגלל האטימות של חלק הצינורות של האספן. אפקט התרמוסיפון משמש במערכת ההידראולי כאשר נוזל הקירור המחומם עולה, תוך כדי תזוזת נוזל הקירור ומכריח אותו לעבור לאזור החימום.

בשל אפקט התרמוסיפון, מתרחשת מערכת זרימה טבעית יציבה ורציפה של נוזל הקירור

ביצועי קולטי שמש

הקריטריון העיקרי שמשפיע על ביצועיהם של מערכות סולאריות הוא עוצמת קרינת השמש. כמות קרינת השמש שעשויה להיות מועילה על שטח מסוים נקראת insolation.

ערך הנחיתה בנקודות שונות של העולם משתנה על פני טווח רחב למדי. כדי לקבוע את המדדים הממוצעים של ערך זה, ישנם טבלאות מיוחדות. הם מציגים את מדרגת השמש הממוצעת באזור מסוים.

ניתן לקבל נתונים על בידוד סולארי באזור מסוים ממפות וטבלאות מיוחדות (+)

בנוסף לערך הבידוד, האזור והחומר של מחליף החום משפיעים גם על ביצועי המערכת. גורם נוסף המשפיע על ביצועי המערכת הוא קיבולת מיכל האחסון. קיבולת הטנק האופטימלית מחושבת על סמך שטח אספני האספנים.

במקרה של אספן שטוח, זהו השטח הכולל של הצינורות שנמצאים בתיבת האספן. ערך זה, בממוצע, שווה ל 75 ליטר נפח מיכל לכל מ"ר שטח צינור אספן. כושר האחסון הוא סוג של סוללה תרמית.

מחירי מכשירי מפעל

החלק הארי של העלות הכספית של בניית מערכת כזו הוא בייצור אספנים. זה לא מפתיע, אפילו בעיצובים תעשייתיים של מערכות סולאריות כ -60% מהעלות נופלים על אלמנט מבני זה. עלויות כספיות יהיו תלויות בבחירת החומר.

יש לציין שמערכת כזו אינה מסוגלת לחמם את החדר, היא רק תעזור לחסוך בעלויות, ותסייע לחימום המים במערכת החימום.בהתחשב בעלויות האנרגיה הגבוהות למדי שבוזבזים על חימום המים, אספן שמש המשולב במערכת החימום מפחית משמעותית עלויות כאלה.

קולט השמש משתלב די פשוט במערכת אספקת החימום והמים החמים (+)

לייצורו משתמשים בחומרים פשוטים ובמחירים סבירים. בנוסף, עיצוב כזה אינו תנודתי לחלוטין ואינו דורש תחזוקה טכנית. תחזוקת המערכת מצטמצמת לבדיקה תקופתית וניקוי זכוכית הזכוכית מפני זיהום.

מידע נוסף על ארגון חימום סולארי בבית מוצג ב- מאמר זה.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

תהליך ייצור קולטי שמש בסיסיים:

כיצד להרכיב ולהפעיל את מערכת השמש:

מטבע הדברים, קולט שמש מתוצרת עצמית לא יוכל להתמודד עם דגמים תעשייתיים. באמצעות חומרים מאולתרים, די קשה להשיג את היעילות הגבוהה שיש לעיצובים תעשייתיים. אך עלויות כספיות יהיו הרבה פחות בהשוואה לרכישת צמחים מוכנים.

עם זאת מערכת חימום סולארית ביתית להעלות משמעותית את רמת הנוחות ולהקטין את עלות האנרגיה הנוצרת על ידי מקורות מסורתיים.

האם יש לך ניסיון בבניית קולט שמש? או שיש לך שאלות על החומר? אנא שתפו מידע עם קוראינו. אתה יכול להשאיר הערות בטופס למטה.