Een zonnecollector maken voor doe-het-zelfverwarming: een stapsgewijze handleiding

De prijsstijging van traditionele energiebronnen moedigt particuliere huiseigenaren aan om te zoeken naar alternatieve opties voor het verwarmen van huizen en het verwarmen van water. Mee eens, de financiële component van het probleem zal een belangrijke rol spelen bij het kiezen van een verwarmingssysteem.

Een van de meest veelbelovende manieren van energievoorziening is de omzetting van zonnestraling. Gebruik hiervoor zonnestelsels. Het principe van hun apparaat en het werkingsmechanisme begrijpen, het zal niet moeilijk zijn om een ​​zonnecollector te maken voor verwarming met uw eigen handen.

We vertellen u over de ontwerpkenmerken van zonnesystemen, bieden een eenvoudig montageschema en beschrijven de materialen die kunnen worden gebruikt. De werkfasen gaan vergezeld van visuele foto's, het materiaal wordt aangevuld met videoclips over de creatie en inbedrijfstelling van een zelfgemaakte verzamelaar.

Principe van werk en ontwerpkenmerken

Moderne zonnestelsels - een van soorten alternatieve bronnen warmteontwikkeling. Ze worden gebruikt als hulpverwarmingsapparatuur die zonnestraling verwerkt tot energie die nuttig is voor huiseigenaren.

Ze kunnen alleen in de zuidelijke regio's volledig warm water en verwarming leveren in het koude seizoen. En dan, als ze een voldoende groot gebied beslaan en in open gebieden worden geïnstalleerd die niet in de schaduw staan ​​van bomen.

Ondanks het grote aantal variëteiten werken ze op dezelfde manier. Any zonnestelsel vertegenwoordigt een circuit met een opeenvolgende opstelling van apparaten die thermische energie leveren en deze naar de consument verzenden.

De belangrijkste werkitems zijn zonnepanelen op zonnecellen of zonnecollectoren. Technologie zonnegenerator montage op fotografische platen is iets gecompliceerder dan een buisvormige verzamelaar.

In dit artikel zullen we de tweede optie overwegen: een zonnecollector met collector.

Zonnecollectoren dienen tot dusver als hulpleveranciers. Het is gevaarlijk om de verwarming van het huis volledig op het zonnestelsel over te schakelen omdat het niet mogelijk is om een ​​duidelijk aantal zonnige dagen te voorspellen

Collectors zijn een systeem van buizen die in serie zijn geschakeld met de uitvoer- en invoerlijn of zijn aangelegd in de vorm van een spoel. Industrieel water, luchtstroom of een mengsel van water met wat niet-vriesvloeistof circuleert door de buizen.

Fysische verschijnselen stimuleren de circulatie: verdamping, veranderingen in druk en dichtheid van de overgang van de ene aggregatietoestand naar de andere, enz.

Het werkingsprincipe van zonnecollectoren is gebaseerd op de ontvangst en accumulatie van zonne-energie die naar het koelmiddel wordt gecommuniceerd (+)

Het verzamelen en verzamelen van zonne-energie wordt uitgevoerd door absorbers. Dit is ofwel een stevige metalen plaat met een zwart gemaakt buitenoppervlak, of een systeem van afzonderlijke platen die aan de buizen zijn bevestigd.

Voor de fabricage van het bovenste deel van het lichaam, de hoes, materialen met een hoog vermogen om licht door te laten. Het kan plexiglas zijn, vergelijkbare polymere materialen, geharde soorten traditioneel glas.

Om energieverliezen aan de achterkant van het apparaat te voorkomen, wordt thermische isolatie in de doos geplaatst

Ik moet zeggen dat polymere materialen de invloed van ultraviolette stralen niet tolereren. Alle soorten kunststof hebben een voldoende hoge thermische uitzettingscoëfficiënt, wat vaak leidt tot drukverlaging van de behuizing. Daarom moet het gebruik van dergelijke materialen voor de fabricage van het opvanglichaam worden beperkt.

Water als warmtedrager kan alleen worden gebruikt in systemen die zijn ontworpen om extra warmte te leveren in de herfst / lente. Als het plan is om het zonnestelsel het hele jaar door te gebruiken voor de eerste koeling, wordt het proceswater veranderd in een mengsel daarvan met antivries.

In luchtzonnesystemen wordt lucht gebruikt als warmtedrager. Kanalen voor de beweging kunnen worden gemaakt van een normaal geprofileerd blad (+)

Als de zonnecollector is geïnstalleerd om een ​​klein gebouw te verwarmen dat geen verbinding heeft met de autonome verwarming van het huisje of met gecentraliseerde netwerken, wordt een eenvoudig systeem met één circuit met een verwarmingsapparaat aan het begin ervan gebouwd.

De ketting bevat geen circulatiepompen en verwarmingsapparaten. Het schema is uiterst eenvoudig, maar het kan alleen werken in de zonnige zomer.

Wanneer een collector wordt opgenomen in een technische structuur met twee circuits, is alles veel gecompliceerder, maar wordt het aantal dagen dat geschikt is voor gebruik aanzienlijk vergroot. De collector verwerkt slechts één circuit. De overheersende belasting wordt toegewezen aan de hoofdverwarmingseenheid, die werkt op elektriciteit of op elk type brandstof.

Voor de fabricage van een zonnecollector kunt u gebruik maken van het kant-en-klare schema, u kunt uw eigen pilootmodel bouwen en in de praktijk testen (+)

Ondanks de directe afhankelijkheid van de prestaties van zonne-energie-apparaten van het aantal zonnige dagen, is er vraag naar en neemt de vraag naar zonne-energie-apparaten gestaag toe. Ze zijn populair bij ambachtslieden die alle soorten natuurlijke energie in een nuttig kanaal willen sturen.

Temperatuurclassificatie

Er zijn een vrij groot aantal criteria waarmee deze of die ontwerpen van zonnestelsels worden geclassificeerd. Voor apparaten die u met uw eigen handen kunt gebruiken en die u kunt gebruiken voor warmwatervoorziening en verwarming, is de meest rationele scheiding de soort koelvloeistof.

Systemen kunnen dus vloeistof en lucht zijn. Het eerste type is vaker van toepassing.

Bovendien wordt vaak een classificatie gebruikt op basis van de temperatuur waarop de werkknooppunten van de collector kunnen opwarmen:

1. Lage temperatuur. Opties die de koelvloeistof tot 50 ° C kunnen verwarmen. Ze worden gebruikt voor het verwarmen van water in irrigatiecontainers, in badkamers en douches in de zomer en om het comfort te verhogen op koele lente- en herfstavonden.
2. Gemiddelde temperatuur. Zorg voor een koelmiddeltemperatuur van 80ºС. Ze kunnen worden gebruikt voor ruimteverwarming. Deze opties zijn het meest geschikt voor het regelen van privéwoningen.
3. Hoge temperatuur. De temperatuur van het koelmiddel in dergelijke installaties kan 200-300ºС bereiken. Ze worden op industriële schaal gebruikt, worden geïnstalleerd om productiewinkels, commerciële gebouwen, enz. Te verwarmen.

In zonnesystemen met hoge temperatuur wordt een tamelijk complex proces van overdracht van thermische energie gebruikt. Bovendien bezetten ze een indrukwekkende ruimte, die de meeste van onze plattelandsliefhebbers niet kunnen betalen.

Het fabricageproces is tijdrovend, de implementatie vereist gespecialiseerde apparatuur. Het is bijna onmogelijk om zelfstandig zo'n variant van het zonnestelsel te maken.

Het is nogal moeilijk om thuis zonnecellen met hoge temperatuur te maken op fotovoltaïsche omvormers

Met de hand gemaakt spruitstuk

Een zonneapparaat maken met je eigen handen is een opwindend proces dat veel voordelen oplevert. Dankzij hem is het mogelijk om rationeel vrije zonnestraling toe te passen, om een ​​aantal belangrijke economische problemen op te lossen. We zullen de details analyseren van het maken van een platte collector die verwarmd water aan het verwarmingssysteem levert.

DIY-materialen

Het eenvoudigste en meest betaalbare materiaal voor zelfmontage van de zonnecollectorbehuizing is een houten blok met een bord, multiplex, OSB-platen of vergelijkbare opties. Als alternatief kan een stalen of aluminium profiel met vergelijkbare platen worden gebruikt. De metalen behuizing kost iets meer.

Materialen moeten voldoen aan de eisen voor buitenconstructies. De levensduur van de zonnecollector varieert van 20 tot 30 jaar.

De materialen moeten dus een bepaalde set operationele kenmerken hebben die het gebruik van de constructie gedurende de hele periode mogelijk maken.

De meest goedkope en gemakkelijkste optie voor materialen voor de fabricage van de koffer is het gebruik van hout en spaanplaten

Als de koffer van hout is gemaakt, kan de duurzaamheid van het materiaal worden bereikt door impregnering met waterpolymeeremulsies en coating met verf en lak.

Het basisprincipe dat moet worden gevolgd bij het ontwerpen en monteren van een zonnecollector is de beschikbaarheid van materialen in termen van prijs en koopvermogen. Dat wil zeggen, ze kunnen ofwel in vrije verkoop worden gevonden, ofwel onafhankelijk worden gemaakt van beschikbare geïmproviseerde middelen.

Nuances van thermische isolatie

Om warmteverlies te voorkomen, is isolatiemateriaal aan de onderkant van de kast gemonteerd. Het kan polystyreen of minerale wol zijn. De moderne industrie produceert een vrij uitgebreid assortiment isolatiematerialen.

Om de doos te isoleren, kunt u opties voor folie-isolatie gebruiken. Het is dus mogelijk om zowel thermische isolatie als reflectie van zonlicht vanaf het folieoppervlak te verschaffen.

Als een stijve plaat van polystyreenschuim of geëxpandeerd polystyreen als isolatiemateriaal wordt gebruikt, kunnen groeven worden gesneden om het spiraal- of leidingsysteem te leggen.Typisch wordt de collectorabsorber bovenop de isolatie gelegd en stevig aan de onderkant van het lichaam bevestigd op een manier die afhangt van het materiaal dat wordt gebruikt bij de vervaardiging van het lichaam.

Thermische isolatie dient om warmteverlies via de onderkant van de behuizing te verminderen. Het is irrationeel om een ​​apparaat in een metalen behuizing te produceren zonder thermische isolatie (+)

Zonnecollector koellichaam

Dit is een absorberend element. Het is een leidingsysteem waarin het koelmiddel wordt verwarmd en onderdelen meestal gemaakt van plaatstaal. De optimale materialen voor de vervaardiging van een koellichaam worden overwogen koperen buizen.

Huismannen bedachten een goedkopere optie - een spiraalwarmtewisselaar van polypropyleen buizen.

Een interessante budgetoplossing is een zonnestelselabsorber uit een flexibele polymeerpijp. Er worden geschikte fittingen gebruikt om verbinding te maken met de invoer- en uitvoerapparaten De selectie van geïmproviseerde middelen waaruit de zonnecollectorwarmtewisselaar kan worden gemaakt, is vrij breed. Het kan de warmtewisselaar zijn van een oude koelkast, polyethyleen waterleidingen, stalen paneelradiatoren, etc.

Een belangrijk criterium voor efficiëntie is de thermische geleidbaarheid van het materiaal waarvan de warmtewisselaar is gemaakt.

Voor zelfproductie is koper de beste optie. Het heeft een warmtegeleidingsvermogen van 394 W / m². Voor aluminium varieert deze parameter van 202 tot 236 W / m².

Koperen buizen worden beschouwd als de meest optimale optie voor de fabricage van een koellichaam voor thermische prestaties en duurzaamheid

Het grote verschil in thermische geleidbaarheid tussen koperen en polypropyleen buizen betekent echter helemaal niet dat een warmtewisselaar met koperen buizen honderden keren grote hoeveelheden warm water zal produceren.

Onder gelijke omstandigheden zullen de prestaties van een koperen buiswarmtewisselaar 20% efficiënter zijn dan die van metaal-plastic opties. Warmtewisselaars gemaakt van polymeerbuizen hebben dus het recht op leven. Bovendien zullen dergelijke opties veel goedkoper zijn.

Ongeacht het buismateriaal moeten alle verbindingen, zowel gelast als van schroefdraad, luchtdicht zijn. Buizen kunnen zowel parallel aan elkaar als in de vorm van een spiraal worden geplaatst.

Het schema van het spoelsysteem vermindert het aantal aansluitingen - dit verkleint de kans op lekken en zorgt voor een meer uniforme beweging van de koelmiddelstroom.

De bovenzijde van de kast waarin de warmtewisselaar zit is afgesloten met glas. Als alternatief kunt u moderne materialen gebruiken, zoals acrylanalogon of monolithisch polycarbonaat. Doorschijnend materiaal is mogelijk niet glad, maar gegolfd of mat.

In de klassieke versie wordt de doos met de collector afgesloten met gehard glas, plexiglas, polycarbonaat of vergelijkbaar materiaal. Ambachtslieden pasten zich aan om polyethyleen te gebruiken in plaats van glas

Deze behandeling vermindert de reflectiviteit van het materiaal. Bovendien moet dit materiaal bestand zijn tegen aanzienlijke mechanische belasting.

In industriële ontwerpen van dergelijke zonnestelsels wordt speciaal zonneglas gebruikt. Zo'n glas kenmerkt zich door een laag ijzergehalte, wat zorgt voor minder warmteverlies.

Opslagtank of voorlooptank

Als opslagtank kunt u elke inhoud gebruiken met een inhoud van 20 tot 40 liter. Een reeks wat kleinere tanks, verbonden door pijpen in een seriële ketting, is voldoende. Het wordt aanbevolen om de opslagtank te isoleren, zoals water dat in de zon in een tank zonder isolatie wordt verwarmd, verliest snel thermische energie.

In feite moet de warmtedrager in het zonneverwarmingssysteem circuleren zonder accumulatie, omdat de daaruit ontvangen thermische energie moet worden verbruikt tijdens de periode van ontvangst.De opslagtank doet eerder dienst als verdeler van verwarmd water en een slootkamer, die de drukstabiliteit in het systeem handhaaft.

De opslagtank in zonnesystemen werkt als een verdeler van water en een reservoir dat druk houdt (+)

Zonne-montage stappen

Na de fabricage van de collector en de voorbereiding van alle samenstellende structurele elementen van het systeem, kunt u doorgaan met directe installatie.

Een van de opties voor het installeren van een spoel van polypropyleen buizen met fittingen en T-stukken zal helpen om de zonnecollector snel te monteren (+)

Het werk begint met de installatie van een voorkamer, die in de regel op het hoogst mogelijke punt wordt geplaatst: op de zolder, een aparte toren, een viaduct, enz.

Tijdens de installatie moet worden opgemerkt dat na het vullen van het systeem met vloeibare koelvloeistof, dit deel van de constructie een indrukwekkend gewicht zal hebben. Daarom moet u de betrouwbaarheid van de overlapping verifiëren of versterken.

Ga na het installeren van de tank verder met het installeren van de collector. Dit structurele element van het systeem bevindt zich aan de zuidkant. De hellingshoek ten opzichte van de horizon moet 35 tot 45 graden zijn.

Nadat alle elementen zijn geïnstalleerd, worden ze met pijpen vastgebonden en verbonden met één hydraulisch systeem. De dichtheid van het hydraulische systeem is een belangrijk criterium waarvan de effectieve werking van de zonnecollector afhangt.

Volgens het montageschema van het zonnestelsel voor het toevoeren van water aan een buitendouche, kunt u een constructie bouwen om het water te verwarmen voor irrigatie of om comfortabele omstandigheden te creëren op koele avonden (+)

Om structurele elementen in één hydraulisch systeem te verbinden, worden buizen met een diameter van anderhalve centimeter gebruikt. Een kleinere diameter wordt gebruikt om het drukgedeelte van het systeem te ordenen.

Onder het drukgedeelte van het systeem wordt bedoeld het binnendringen van water in de kamer en het afvoeren van het verwarmde koelmiddel in het verwarmingssysteem en de warmwatervoorziening. De rest wordt gemonteerd met buizen met een grotere diameter.

Om verlies van thermische energie te voorkomen, moeten leidingen zorgvuldig worden geïsoleerd. Hiervoor kunt u polystyreen-, basaltwol- of folieversies van moderne isolatiematerialen gebruiken. De opslagtank en de voorkamer zijn ook onderworpen aan de opwarmprocedure.

De eenvoudigste en meest betaalbare optie voor thermische isolatie van een opslagtank is de constructie van een doos eromheen van multiplex of planken. De ruimte tussen de doos en de container moet worden gevuld met isolatiemateriaal. Dit kan slak zijn, een mengsel van stro met klei, droog zaagsel, etc.

Het zonnestelsel is zo geïnstalleerd dat de zonnecollectoren zich aan de meest verlichte kant van het huis of perceel bevinden (+)

Test voor inbedrijfstelling

Na het installeren van alle elementen van het systeem en het opwarmen van enkele structuren, kunt u beginnen het systeem te vullen met vloeibaar koelmiddel. De eerste vulling van het systeem moet gebeuren via het mondstuk in het onderste deel van de opvangbak.

Dat wil zeggen, de vulling wordt van onder naar boven uitgevoerd. Dankzij dergelijke acties kan de mogelijke vorming van luchtstoringen worden voorkomen.

Water of ander vloeibaar koelmiddel komt de kamer binnen. Het vullen van het systeem eindigt wanneer het water begint te stromen uit de afvoerpijp van de voorkamer.

Met behulp van de vlotterklep kunt u het optimale vloeistofniveau in de voorkamer aanpassen. Nadat het systeem met koelvloeistof is gevuld, begint het in de collector op te warmen.

Het proces van stijgende temperatuur vindt zelfs plaats bij bewolkt weer. Het verwarmde koelmiddel begint naar de bovenkant van de opslagtank te stijgen. Het proces van natuurlijke circulatie vindt plaats totdat de temperatuur van het koelmiddel dat de radiator binnenkomt, is uitgelijnd met de temperatuur van de drager die de collector verlaat.

Met de waterstroom in het hydraulische systeem, zal de vlotterklep in de voorkamer worden geactiveerd. Zo wordt een constant niveau gehandhaafd. In dit geval bevindt het koude water dat het systeem binnenkomt zich in het onderste deel van de opslagtank. Het proces van het mengen van koud en warm water komt praktisch niet voor.

In het hydraulische systeem is het noodzakelijk om te zorgen voor de installatie van afsluiters, die de omgekeerde circulatie van het koelmiddel van de collector naar het reservoir belemmeren. Dit gebeurt wanneer de omgevingstemperatuur lager wordt dan de temperatuur van de koelvloeistof.

Dergelijke kleppen worden meestal 's nachts en' s avonds gebruikt.

De aansluiting op de plaatsen van verbruik van warm water gebeurt met standaardmengkranen. Conventionele enkele kranen worden het best vermeden. Bij zonnig weer kan de watertemperatuur 80 ° C bereiken - direct gebruik van dergelijk water is lastig. De kranen besparen dus aanzienlijk warm water.

De prestaties van een dergelijke zonneboiler kunnen worden verbeterd door extra collectorsecties toe te voegen. Door het ontwerp kunt u twee tot een onbeperkt aantal stuks monteren.

De prestaties van het zonnestelsel nemen toe door meer zonnecollectoren te installeren

De basis van zo'n zonnecollector voor verwarming en warmwatervoorziening is het principe van het broeikaseffect en het zogenaamde thermosifoneffect. Het broeikaseffect wordt gebruikt bij het ontwerp van het verwarmingselement.

De zonnestralen gaan vrijelijk door het transparante materiaal van het bovenste deel van de collector en worden omgezet in thermische energie.

Thermische energie bevindt zich in een afgesloten ruimte vanwege de dichtheid van het kanaalgedeelte van de collector. Het thermosifon-effect wordt gebruikt in het hydraulische systeem wanneer de verwarmde koelvloeistof stijgt, terwijl de koelvloeistof wordt verplaatst en gedwongen wordt om in de verwarmingszone te komen.

Door het thermosifon effect ontstaat er een stabiele en continue natuurlijke circulatie van het koelmiddel in het systeem

Prestaties zonnecollector

Het belangrijkste criterium dat de prestaties van zonnestelsels beïnvloedt, is de intensiteit van zonnestraling. De hoeveelheid potentieel bruikbare zonnestraling die op een bepaald gebied optreedt, wordt zonnestraling genoemd.

De waarde van bezonning op verschillende punten van de wereld varieert over een vrij groot bereik. Om de gemiddelde indicatoren van deze waarde te bepalen, zijn er speciale tabellen. Ze tonen de gemiddelde zonnestraling voor een bepaalde regio.

Gegevens over zonnestraling in een bepaalde regio kunnen worden verkregen uit speciale kaarten en tabellen (+)

Naast de bezonningswaarde hebben ook de oppervlakte en het materiaal van de warmtewisselaar invloed op de systeemprestaties. Een andere factor die de systeemprestaties beïnvloedt, is de capaciteit van de opslagtank. De optimale tankinhoud wordt berekend op basis van de oppervlakte van de collectoradsorbers.

In het geval van een vlakke collector is dit de totale oppervlakte van de pijpen die zich in de collectorkast bevinden. Deze waarde komt gemiddeld overeen met 75 liter tankvolume per m² verzamelbuisoppervlak. Opslagcapaciteit is een soort thermische batterij.

Factory Appliance Prijzen

Het leeuwendeel van de financiële kosten van het bouwen van een dergelijk systeem zit in de fabricage van verzamelaars. Dit is niet verrassend, zelfs bij industriële ontwerpen van zonnestelsels valt ongeveer 60% van de kosten op dit structurele element. Financiële kosten zijn afhankelijk van de keuze van een materiaal.

Opgemerkt moet worden dat een dergelijk systeem de kamer niet kan verwarmen, het zal alleen helpen om kosten te besparen en het water in het verwarmingssysteem te verwarmen.Gezien de vrij hoge energiekosten die worden besteed aan het verwarmen van het water, verlaagt een in het verwarmingssysteem geïntegreerde zonnecollector dergelijke kosten aanzienlijk.

De zonnecollector integreert vrij eenvoudig in het verwarmings- en warmwatervoorzieningssysteem (+)

Voor de vervaardiging ervan worden vrij eenvoudige en betaalbare materialen gebruikt. Bovendien is een dergelijk ontwerp volledig niet-vluchtig en vereist het geen technisch onderhoud. Het onderhoud van het systeem wordt gereduceerd tot het periodiek inspecteren en reinigen van het opvangglas tegen vervuiling.

Aanvullende informatie over de organisatie van zonneverwarming in het huis wordt gepresenteerd in dit artikel.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Het fabricageproces van een elementaire zonnecollector:

Het zonnestelsel monteren en in bedrijf stellen:

Uiteraard zal een zelfgemaakte zonnecollector niet kunnen concurreren met industriële modellen. Met geïmproviseerde materialen is het vrij moeilijk om de hoge efficiëntie te bereiken die industriële ontwerpen hebben. Maar de financiële kosten zullen veel lager zijn in vergelijking met de aankoop van kant-en-klare planten.

Maar zelfgemaakte zonne-verwarming verhoog het comfortniveau aanzienlijk en verlaag de energiekosten die door traditionele bronnen worden opgewekt.

Heb je ervaring met het bouwen van een zonnecollector? Of heb je vragen over het materiaal? Deel informatie met onze lezers. U kunt opmerkingen achterlaten in onderstaand formulier.