Kā padarīt saules kolektoru apkurei ar DIY: soli pa solim

Tradicionālo enerģijas avotu cenu pieaugums mudina privātmāju īpašniekus meklēt alternatīvas māju sildīšanai un ūdens sildīšanai. Piekrītu, apkures sistēmas izvēlē svarīga loma būs jautājuma finanšu komponentam.

Viens no daudzsološākajiem enerģijas piegādes veidiem ir saules starojuma pārvēršana. Lai to izdarītu, izmantojiet saules enerģijas sistēmas. Izprotot viņu ierīces principu un darbības mehānismu, padarīt saules kolektoru apkurei ar savām rokām nebūs grūti.

Mēs jums pastāstīsim par saules sistēmu dizaina iezīmēm, piedāvāsim vienkāršu montāžas shēmu un aprakstīsim materiālus, kurus var izmantot. Darba posmus pavada vizuālas fotogrāfijas, materiāls tiek papildināts ar video klipiem par pašmāju kolekcionāra izveidošanu un nodošanu ekspluatācijā.

Darba princips un dizaina iezīmes

Mūsdienu saules sistēmas - viena no alternatīvo avotu veidi siltuma ģenerēšana. Tos izmanto kā apkures palīgiekārtas, kas saules starojumu pārstrādā mājā īpašniekiem noderīgā enerģijā.

Viņi spēj pilnībā nodrošināt karstu ūdeni un apkuri aukstā sezonā tikai dienvidu reģionos. Un tad, ja tie aizņem pietiekami lielu platību un tiek uzstādīti atklātās vietās, kuras nav ēnotas ar kokiem.

Neskatoties uz lielo šķirņu skaitu, tie darbojas tāpat. Jebkurš saules sistēma apzīmē ķēdi ar secīgu ierīču izvietojumu, kas piegādā siltumenerģiju un nodod to patērētājam.

Galvenie darba priekšmeti ir saules paneļi uz saules baterijām vai saules kolektori. Tehnoloģijas saules ģeneratora montāža uz fotogrāfiju plāksnēm ir nedaudz sarežģītāka nekā cauruļveida kolektors.

Šajā rakstā mēs apsvērsim otro iespēju - saules kolektoru sistēmu.

Saules kolektori līdz šim kalpoja par enerģijas papildu piegādātājiem. Bīstami ir pilnībā pārslēgt mājas apkuri uz Saules sistēmu, jo nav iespējams paredzēt skaidru saulainu dienu skaitu.

Kolektori ir cauruļu sistēma, kas virknē savienota ar izejas un ievades līniju vai izkārtota spoles formā. Caur caurulēm cirkulē rūpnieciskais ūdens, gaisa plūsma vai ūdens maisījums ar kādu nesasalšanas šķidrumu.

Fizikālās parādības stimulē cirkulāciju: iztvaikošana, spiediena un blīvuma izmaiņas no pārejas no viena agregācijas stāvokļa uz otru utt.

Saules kolektoru darbības princips ir balstīts uz saules enerģijas saņemšanu un uzkrāšanu, kas tiek nodota dzesēšanas šķidrumam (+)

Saules enerģijas savākšanu un uzkrāšanu veic absorbētāji. Tā ir vai nu cieta metāla plāksne ar melnu ārējo virsmu, vai arī atsevišķu plākšņu sistēma, kas piestiprināta caurulēm.

Ķermeņa augšdaļas ražošanai tiek izmantots pārsegs, materiāli ar augstu spēju caurlaidīt gaismu. Tas var būt plexiglass, līdzīgi polimēru materiāli, tradicionālā stikla rūdīti veidi.

Lai izslēgtu enerģijas zudumus ierīces aizmugurē, kastē tiek ievietota siltumizolācija

Man jāsaka, ka polimēru materiāli nepieļauj ultravioleto staru ietekmi. Visiem plastmasas veidiem ir pietiekami augsts termiskās izplešanās koeficients, kas bieži noved pie korpusa spiediena pazemināšanas. Tādēļ šādu materiālu izmantošana kolektora korpusa ražošanai būtu jāierobežo.

Ūdeni kā siltumnesēju var izmantot tikai sistēmās, kas paredzētas papildu siltuma padevei rudens / pavasara periodā. Ja Saules sistēmu ir plānots izmantot visu gadu pirms pirmās atdzesēšanas, procesa ūdeni maina uz tā maisījumu ar antifrīzu.

Gaisa saules sistēmās gaisu izmanto kā siltumnesēju. Kanālus tās kustībai var izgatavot no parastas profilētas loksnes (+)

Ja saules kolektors ir uzstādīts, lai apsildītu nelielu ēku, kurai nav sakara ar vasarnīcas autonomu apkuri vai ar centralizētiem tīkliem, tiek uzbūvēta vienkārša vien kontūra sistēma ar sildīšanas ierīci tās sākumā.

Ķēdē nav cirkulācijas sūkņu un sildierīču. Shēma ir ārkārtīgi vienkārša, taču tā var darboties tikai saulainā vasarā.

Kad kolektors ir iekļauts divu ķēžu tehniskajā struktūrā, viss ir daudz sarežģītāk, bet lietošanai piemēroto dienu diapazons ir ievērojami palielināts. Kolektors apstrādā tikai vienu ķēdi. Galvenā slodze tiek piešķirta galvenajam apkures mezglam, kas darbojas ar elektrību vai jebkura veida degvielu.

Saules kolektora ražošanai varat izmantot gatavu shēmu, jūs varat izveidot savu pilota modeli un pārbaudīt to praksē (+)

Neskatoties uz saules ierīču veiktspējas tiešo atkarību no saulaino dienu skaita, tās ir pieprasītas, un pieprasījums pēc saules ierīcēm pastāvīgi palielinās. Tie ir iecienīti amatnieku vidū, kuri visu dabisko enerģiju novirza noderīgā kanālā.

Temperatūras klasifikācija

Pastāv diezgan liels skaits kritēriju, pēc kuriem tiek klasificēti šie vai tie saules sistēmu projekti. Tomēr ierīcēm, kuras varat darīt ar savām rokām un kuras var izmantot karstā ūdens apgādei un apkurei, visracionālākā ir atdalīšana pēc dzesēšanas šķidruma veida.

Tātad, sistēmas var būt šķidras un gaisa. Biežāk tiek piemērots pirmais tips.

Turklāt klasifikāciju bieži izmanto atkarībā no temperatūras, līdz kurai kolektora darba mezgli var sakarst:

1. Zema temperatūra. Iespējas, kas dzesēšanas šķidrumu var sasildīt līdz 50ºС. Tos izmanto ūdens sildīšanai apūdeņošanas traukos, vannas istabās un dušās vasarā, kā arī, lai palielinātu komfortu vēsos pavasara un rudens vakaros.
2. Vidēja temperatūra. Nodrošiniet dzesēšanas šķidruma temperatūru 80ºС. Tos var izmantot telpu apsildīšanai. Šīs iespējas ir vispiemērotākās, lai sakārtotu privātmājas.
3. Augsta temperatūra. Dzesēšanas šķidruma temperatūra šādās iekārtās var sasniegt 200-300ºС. Tie tiek izmantoti rūpnieciskā mērogā, tiek uzstādīti siltuma ražošanas veikalos, tirdzniecības ēkās utt.

Augstas temperatūras saules sistēmās tiek izmantots diezgan sarežģīts siltumenerģijas nodošanas process. Turklāt tie aizņem iespaidīgu vietu, kuru vairums mūsu lauku dzīves cienītāju nevar atļauties.

Ražošanas process prasa laiku, tā ieviešanai ir nepieciešams īpašs aprīkojums. Ir gandrīz neiespējami patstāvīgi izgatavot šādu Saules sistēmas variantu.

Mājās ir diezgan grūti izgatavot saules baterijas no augstas temperatūras

Roku kolekcija

Saules ierīces izgatavošana ar savām rokām ir aizraujošs process, kas sniedz daudz ieguvumu. Pateicoties viņam, ir iespējams racionāli pielietot bezmaksas saules starojumu, risināt vairākas svarīgas ekonomiskas problēmas. Mēs analizēsim plakanā kolektora izveides specifiku, kas apkures sistēmai piegādā karsētu ūdeni.

DIY materiāli

Vienkāršākais un pieejamākais materiāls saules kolektora korpusa pašmontēšanai ir koka bloks ar dēli, saplāksni, OSB plātnēm vai līdzīgām iespējām. Kā alternatīvu var izmantot tērauda vai alumīnija profilu ar līdzīgām loksnēm. Metāla korpuss maksās nedaudz vairāk.

Materiāliem jāatbilst prasībām, kas noteiktas āra konstrukcijām. Saules kolektora kalpošanas laiks ir no 20 līdz 30 gadiem.

Tātad materiāliem jābūt ar noteiktu ekspluatācijas īpašību kopumu, kas ļaus konstrukciju izmantot visā periodā.

Lētākais un vienkāršākais variants lietu izgatavošanai no materiāliem ir zāģmateriālu un skaidu plākšņu izmantošana

Ja korpuss ir izgatavots no koka, tad materiāla izturību var panākt, piesūcinot ar ūdens-polimēra emulsijām un pārklājot ar krāsām un lakām.

Pamatprincips, kas jāievēro, izstrādājot un montējot saules kolektoru, ir materiālu pieejamība cenas un pirkšanas iespēju ziņā. Tas ir, tos var atrast gan brīvā pārdošanā, gan izgatavot neatkarīgi no pieejamajiem improvizētajiem līdzekļiem.

Siltumizolācijas nianses

Lai novērstu siltumenerģijas zudumus, kastes apakšā ir uzstādīts izolācijas materiāls. Tas var būt polistirols vai minerālvati. Mūsdienu rūpniecība ražo diezgan plašu izolācijas materiālu klāstu.

Lai izolētu kārbu, varat izmantot folijas izolācijas iespējas. Tādējādi ir iespējams nodrošināt gan siltumizolāciju, gan saules gaismas atstarošanu no folijas virsmas.

Ja kā izolācijas materiālu izmanto stingru putupolistirola plāksni vai putupolistirola plāksni, spoles vai cauruļu sistēmas izveidošanai var sagriezt rievas.Parasti kolektora absorbētājs tiek uzlikts uz izolācijas un ir stingri piestiprināts pie korpusa dibena tādā veidā, kas ir atkarīgs no korpusa ražošanā izmantotā materiāla.

Siltumizolācija ir paredzēta siltuma zudumu samazināšanai caur korpusa dibenu. Ir neracionāli ražot ierīci metāla korpusā bez siltumizolācijas (+)

Saules kolektora siltuma izlietne

Tas ir absorbējošs elements. Tā ir cauruļu sistēma, kurā karsē dzesēšanas šķidrumu, un detaļas, kas visbiežāk izgatavotas no lokšņu vara. Tiek apsvērti optimālie materiāli siltuma izlietnes ražošanai vara caurules.

Mājas amatnieki izgudroja lētāku variantu - spirālveida siltummaini no plkst polipropilēna caurules.

Interesants budžeta risinājums ir saules sistēmas absorbētājs no elastīgas polimēra caurules. Lai izveidotu savienojumu ar ievades un izvades ierīcēm, tiek izmantoti piemēroti veidgabali. Improvizētu līdzekļu izvēle, no kuriem var izgatavot saules kolektora siltummaini, ir diezgan plaša. Tas var būt veca ledusskapja siltummainis, ūdens polietilēna caurules, tērauda paneļu radiatori utt.

Svarīgs efektivitātes kritērijs ir materiāla, no kura izgatavots siltummainis, siltumvadītspēja.

Pašražošanai labākais risinājums ir varš. Tā siltumvadītspēja ir 394 W / m². Alumīnijam šis parametrs svārstās no 202 līdz 236 W / m².

Vara caurules tiek uzskatītas par visoptimālāko variantu siltuma izlietnes ražošanai, lai nodrošinātu siltumizolāciju un izturību

Tomēr lielā vara un polipropilēna cauruļu siltumvadītspējas atšķirība nenozīmē, ka siltummainis ar vara caurulēm ražos simtiem reižu lielu karstā ūdens daudzumu.

Vienādos apstākļos vara cauruļu siltummaiņa veiktspēja būs par 20% efektīvāka nekā metāla-plastmasas opciju veiktspēja. Tātad siltummaiņiem, kas izgatavoti no polimēru caurulēm, ir tiesības uz dzīvību. Turklāt šādas iespējas būs daudz lētākas.

Neatkarīgi no caurules materiāla visiem savienojumiem, gan metinātiem, gan vītņotiem, jābūt hermētiskiem. Caurules var novietot gan paralēli viena otrai, gan spoles formā.

Spoles veida shēma samazina savienojumu skaitu - tas samazina noplūžu iespējamību un nodrošina vienmērīgāku dzesēšanas šķidruma plūsmas kustību.

Kastes augšdaļa, kurā atrodas siltummainis, ir aizvērta ar stiklu. Alternatīvi varat izmantot modernus materiālus, piemēram, akrila analogu vai monolītu polikarbonātu. Caurspīdīgs materiāls var nebūt gluds, bet gofrēts vai matēts.

Klasiskajā versijā kaste ar kolektoru ir noslēgta ar rūdītu stiklu, plexiglass, polikarbonātu vai līdzīgu materiālu. Amatnieki pielāgojās, lai stikla vietā izmantotu polietilēnu

Šī apstrāde samazina materiāla atstarošanos. Turklāt šim materiālam jāiztur ievērojams mehāniskais spriegums.

Šādu saules sistēmu rūpnieciskajā dizainā tiek izmantots īpašs saules stikls. Šādam stiklam raksturīgs zems dzelzs saturs, kas nodrošina mazāk siltuma zudumu.

Uzglabāšanas tvertne vai iepriekšēja tvertne

Kā uzglabāšanas tvertni jūs varat izmantot jebkuru ietilpību ar tilpumu no 20 līdz 40 litriem. Darīs virkne nedaudz mazāku cisternu, kuras savienotas ar caurulēm virknes ķēdē. Uzglabāšanas tvertni ieteicams izolēt kā Ūdens, kas sildīts saulē tvertnē bez izolācijas, ātri zaudēs siltumenerģiju.

Faktiski siltumnesējam saules apkures sistēmā jā cirkulē bez uzkrāšanās, jo no tā saņemtā siltumenerģija ir patērēta saņemšanas laikā.Uzglabāšanas tvertne drīzāk kalpo kā sakarsēta ūdens izplatītājs un grāvja kamera, kas uztur spiediena stabilitāti sistēmā.

Uzglabāšanas tvertne saules sistēmās darbojas kā ūdens sadalītājs un rezervuārs, kas uztur spiedienu (+)

Saules montāžas soļi

Pēc kolektora izgatavošanas un visu sistēmas konstrukcijas elementu sagatavošanas jūs varat sākt tieši uzstādīt.

Viena no iespējām uzstādīt spoli no polipropilēna caurulēm ar savienotājelementiem un tees palīdzēs ātri salikt saules kolektoru (+)

Darbs sākas ar avansa kameras uzstādīšanu, kas, kā likums, tiek novietota visaugstākajā iespējamā vietā: bēniņos, atsevišķs tornis, lidmašīna utt.

Uzstādīšanas laikā jāņem vērā, ka pēc sistēmas piepildīšanas ar šķidru dzesēšanas šķidrumu šai konstrukcijas daļai būs iespaidīgs svars. Tādēļ jums jāpārbauda pārklāšanās ticamība vai jāstiprina tā.

Pēc tvertnes uzstādīšanas turpiniet uzstādīt kolektoru. Šis sistēmas strukturālais elements atrodas dienvidu pusē. Slīpuma leņķim attiecībā pret horizontu jābūt no 35 līdz 45 grādiem.

Pēc visu elementu uzstādīšanas tie ir piesaistīti ar caurulēm, savienojot vienā hidrauliskajā sistēmā. Hidrauliskās sistēmas hermētiskums ir svarīgs kritērijs, no kura ir atkarīga saules kolektora efektīva darbība.

Saskaņā ar saules enerģijas sistēmas montāžas shēmu ūdens padevei āra dušā, jūs varat izveidot konstrukciju, lai sildītu ūdeni apūdeņošanai vai radītu ērtus apstākļus vēsos vakaros (+)

Konstrukcijas elementu savienošanai vienā hidrauliskajā sistēmā tiek izmantotas caurules ar collas un collas diametru. Sistēmas spiediena daļas sakārtošanai tiek izmantots mazāks diametrs.

Zem sistēmas spiediena ir paredzēta ūdens iekļūšana kamerā un apsildāmā dzesēšanas šķidruma izvadīšana apkures sistēmā un karstā ūdens padeve. Pārējais tiek montēts, izmantojot lielāka diametra caurules.

Lai nepieļautu siltumenerģijas zudumus, caurulēm jābūt rūpīgi izolētām. Šim nolūkam jūs varat izmantot mūsdienu izolācijas materiālu polistirola, bazalta vilnas vai folijas versijas. Uzglabāšanas tvertni un priekškameru arī pakļauj sildīšanas procedūrai.

Vienkāršākā un pieejamākā krātuves tvertnes siltumizolācijas iespēja ir kastes uzbūve ap to no saplākšņa vai dēļiem. Starp kasti un konteineru jābūt piepildītam ar izolācijas materiālu. Tas var būt izdedži, salmu maisījums ar mālu, sausas zāģu skaidas utt.

Saules sistēma ir uzstādīta tā, lai saules kolektori atrastos visapgaismotākajā mājas vai zemes gabala pusē (+)

Pārbaude pirms nodošanas ekspluatācijā

Pēc visu sistēmas elementu uzstādīšanas un dažu konstrukciju sasilšanas jūs varat sākt piepildīt sistēmu ar šķidru dzesēšanas šķidrumu. Sākotnējā sistēmas piepildīšana jāveic caur sprauslu, kas atrodas kolektora apakšējā daļā.

Tas ir, pildījumu veic no apakšas uz augšu. Pateicoties šādām darbībām, iespējams izvairīties no iespējamiem gaisa ievārījumiem.

Ūdens vai cits šķidrs dzesēšanas šķidrums nonāk kamerā. Sistēmas piepildīšanas process beidzas, kad no priekškameras kanalizācijas caurules sāk ieliet ūdeni.

Izmantojot pludiņa vārstu, jūs varat pielāgot optimālo šķidruma līmeni priekšējā kamerā. Pēc sistēmas piepildīšanas ar dzesēšanas šķidrumu tā sāk sildīties kolektorā.

Temperatūras paaugstināšanās notiek pat mākoņainā laikā. Uzkarsēts dzesēšanas šķidrums sāk celties uz uzglabāšanas tvertnes augšpusi. Dabiskās cirkulācijas process notiek līdz brīdim, kad dzesēšanas šķidruma temperatūra, kas nonāk radiatorā, ir saskaņota ar nesēja temperatūru, kas iziet no kolektora.

Ar ūdens plūsmu hidrauliskajā sistēmā iedarbinās pludiņa vārsts, kas atrodas priekšējā kamerā. Tādējādi tiks uzturēts nemainīgs līmenis. Šajā gadījumā auksts ūdens, kas nonāk sistēmā, atradīsies tvertnes apakšējā daļā. Aukstā un karstā ūdens sajaukšanas process praktiski nenotiek.

Hidrauliskajā sistēmā ir jāparedz slēgvārstu uzstādīšana, kas kavē dzesēšanas šķidruma apgriezto cirkulāciju no kolektora uz rezervuāru. Tas notiek, kad apkārtējā temperatūra nokrītas zemāk par dzesēšanas šķidruma temperatūru.

Šādus vārstus parasti izmanto naktī un vakarā.

Savienojumu ar karstā ūdens patēriņa vietām veic, izmantojot standarta maisītājus. Vislabāk ir izvairīties no parastajiem vienreizējiem pieskārieniem. Saulainā laikā ūdens temperatūra var sasniegt 80 ° C - tieši izmantot šādu ūdeni ir neērti. Tādējādi jaucējkrāni ievērojami ietaupīs karstu ūdeni.

Šāda saules ūdens sildītāja veiktspēju var uzlabot, pievienojot papildu kolektora sekcijas. Dizains ļauj montēt no diviem līdz neierobežotam gabalu skaitam.

Saules sistēmas veiktspēja palielinās, uzstādot vairāk saules kolektoru

Šāda saules kolektora pamats sildīšanai un karstā ūdens apgādei ir siltumnīcas efekta un tā saucamā termosifona efekta princips. Siltumnīcas efektu izmanto sildīšanas elementa dizainā.

Saules stari brīvi iziet cauri kolektora augšējās daļas caurspīdīgajam materiālam un tiek pārveidoti par siltumenerģiju.

Siltumenerģija atrodas slēgtā telpā kolektora kanāla sekcijas hermētiskuma dēļ. Termosifona efekts tiek izmantots hidrauliskajā sistēmā, kad sakarsētais dzesēšanas šķidrums paceļas, vienlaikus izspiežot dzesēšanas šķidrumu un piespiežot to pārvietoties sildīšanas zonā.

Sakarā ar termosifona efektu sistēmā notiek stabila un nepārtraukta dzesēšanas šķidruma cirkulācija

Saules kolektora veiktspēja

Galvenais kritērijs, kas ietekmē saules sistēmu darbību, ir saules starojuma intensitāte. Potenciāli noderīgā saules starojuma daudzumu noteiktā apgabalā sauc par insolāciju.

Insulācijas vērtība dažādos zemeslodes punktos mainās diezgan plašā diapazonā. Šīs vērtības vidējo rādītāju noteikšanai ir īpašas tabulas. Tie parāda vidējo saules insolāciju noteiktā reģionā.

Datus par saules insolāciju noteiktā reģionā var iegūt no īpašām kartēm un tabulām (+)

Papildus insolācijas vērtībai siltummaiņa laukums un materiāls ietekmē arī sistēmas darbību. Vēl viens faktors, kas ietekmē sistēmas darbību, ir uzglabāšanas tvertnes ietilpība. Optimālo tvertnes tilpumu aprēķina, pamatojoties uz kolektora adsorbatoru laukumu.

Plakanā kolektora gadījumā tā ir cauruļu kopējā platība, kas atrodas kolektora kastē. Vidēji šī vērtība ir 75 litri tvertnes tilpuma uz vienu kolektora caurules laukuma m². Uzglabāšanas jauda ir sava veida termo akumulators.

Rūpnīcas ierīces cenas

Lielāko daļu no šādas sistēmas izveidošanas finansiālajām izmaksām veido kolekcionāri. Tas nav pārsteidzoši, pat rūpnieciskos saules enerģijas sistēmu projektos aptuveni 60% no izmaksām tiek segtas uz šo konstrukcijas elementu. Finansiālās izmaksas būs atkarīgas no materiāla izvēles.

Jāatzīmē, ka šāda sistēma nespēj sildīt telpu, tā palīdzēs ietaupīt tikai izmaksas, palīdzot sildīt ūdeni apkures sistēmā.Ņemot vērā diezgan augstās enerģijas izmaksas, kas tiek tērētas ūdens sildīšanai, apkures sistēmā integrētais saules kolektors ievērojami samazina šādas izmaksas.

Saules kolektors diezgan vienkārši integrējas apkures un karstā ūdens apgādes sistēmā (+)

Tās izgatavošanai tiek izmantoti diezgan vienkārši un lēti materiāli. Turklāt šāds dizains ir pilnīgi nepastāvīgs un neprasa tehnisko apkopi. Sistēmas uzturēšana tiek samazināta līdz periodiskai kolektora stikla pārbaudei un tīrīšanai no piesārņojuma.

Papildu informācija par saules apkures organizēšanu mājā ir sniegta šo rakstu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Elementārā saules kolektora ražošanas process:

Kā uzstādīt un nodot ekspluatācijā Saules sistēmu:

Protams, pats gatavots saules kolektors nespēs konkurēt ar rūpniecības modeļiem. Izmantojot improvizētus materiālus, ir diezgan grūti sasniegt augstu efektivitāti, kāda ir rūpnieciskajiem dizainparaugiem. Bet finansiālās izmaksas būs daudz mazākas, salīdzinot ar gatavu augu iegādi.

Tomēr mājās gatavota saules apkures sistēma ievērojami paaugstina komforta līmeni un samazina enerģijas izmaksas, ko rada tradicionālie avoti.

Vai jums ir pieredze saules kolektora celtniecībā? Vai arī jums ir jautājumi par materiālu? Lūdzu, dalieties ar informāciju ar mūsu lasītājiem. Komentārus varat atstāt zemāk esošajā formā.