Cum se face un colector solar pentru încălzirea DIY: un ghid pas cu pas

Creșterea prețului surselor tradiționale de energie îi încurajează pe proprietarii privați să caute opțiuni alternative pentru încălzirea caselor și încălzirea apei. De acord, componenta financiară a problemei va juca un rol important în alegerea unui sistem de încălzire.

Unul dintre cele mai promițătoare moduri de furnizare a energiei este conversia radiațiilor solare. Pentru a face acest lucru, utilizați sisteme solare. Înțelegerea principiului dispozitivului lor și a mecanismului de funcționare, crearea unui colector solar pentru încălzire cu propriile mâini nu va fi dificilă.

Vă vom spune despre caracteristicile de proiectare ale sistemelor solare, vom oferi o diagramă simplă de asamblare și vom descrie materialele care pot fi utilizate. Etapele de lucru sunt însoțite de fotografii vizuale, materialul este completat de clipuri video despre crearea și punerea în funcțiune a unui colecționar de casă.

Principiul caracteristicilor de lucru și design

Sisteme solare moderne - unul dintre tipuri de surse alternative generarea de căldură. Sunt utilizate ca echipamente auxiliare de încălzire care procesează radiațiile solare în energie utilă proprietarilor de locuințe.

Acestea sunt capabile să furnizeze complet apă caldă și încălzire în sezonul rece doar în regiunile sudice. Și apoi, dacă ocupă o suprafață suficient de mare și sunt instalate în zone deschise care nu sunt umbrite de copaci.

În ciuda numărului mare de soiuri, acestea funcționează la fel. Orice sistem solar reprezintă un circuit cu un aranjament secvențial de dispozitive care furnizează energie termică și o transmit consumatorului.

Principalele elemente de lucru sunt panouri solare pe celule solare sau colectoare solare. Tehnologie ansamblu generator solar pe plăci fotografice este ceva mai complicat decât un colector tubular.

În acest articol, vom lua în considerare a doua opțiune - un sistem solar colector.

Până acum, colectoarele solare servesc ca furnizori auxiliari de energie. Este periculos să schimbați complet încălzirea casei la sistemul solar din cauza incapacității de a prezice un număr clar de zile însorite

Colectorii sunt un sistem de tuburi conectate în serie cu linia de ieșire și de intrare sau dispuse sub formă de bobină. Prin tuburi circulă apă industrială, flux de aer sau un amestec de apă cu un lichid care nu îngheață.

Fenomenele fizice stimulează circulația: evaporarea, modificări ale presiunii și densității de la trecerea de la o stare de agregare la alta etc.

Principiul funcționării colectoarelor solare se bazează pe primirea și acumularea de energie solară comunicată lichidului de răcire (+)

Colectarea și acumularea de energie solară se realizează de către absorbante. Aceasta este fie o placă metalică solidă cu o suprafață exterioară înnegrită, fie un sistem de plăci individuale atașate la tuburi.

Pentru fabricarea părții superioare a corpului, se folosește capacul, materiale cu o capacitate ridicată de a transmite lumina. Poate fi plexiglas, materiale polimerice similare, tipuri de sticlă tradițională.

Pentru a exclude pierderile de energie din partea din spate a dispozitivului, izolarea termică este plasată în cutie

Trebuie să spun că materialele polimerice nu tolerează influența razelor ultraviolete. Toate tipurile de plastic au un coeficient suficient de ridicat de expansiune termică, ceea ce duce adesea la depresurizarea carcasei. Prin urmare, utilizarea acestor materiale pentru fabricarea corpului colector trebuie să fie limitată.

Apa ca purtător de căldură poate fi utilizată numai în sistemele concepute pentru a furniza căldură suplimentară în perioada de toamnă / primăvară. Dacă este planificat să folosească sistemul solar pe tot parcursul anului înainte de prima răcire, apa de proces este schimbată într-un amestec din acesta cu antigel.

În sistemele solare cu aer, aerul este utilizat ca purtător de căldură. Canalele pentru mișcarea sa pot fi realizate dintr-o foaie obișnuită profilată (+)

Dacă colectorul solar este instalat pentru a încălzi o clădire mică care nu are legătură cu încălzirea autonomă a căsuței sau cu rețele centralizate, se construiește un sistem simplu cu un singur circuit cu un dispozitiv de încălzire la începutul acesteia.

Lanțul nu include pompe de circulație și dispozitive de încălzire. Schema este extrem de simplă, dar poate funcționa doar vara însorită.

Când un colector este inclus într-o structură tehnică cu două circuite, totul este mult mai complicat, dar intervalul de zile adecvat pentru utilizare este semnificativ crescut. Colectorul procesează un singur circuit. Sarcina predominantă este atribuită unității de încălzire principale, care funcționează cu electricitate sau orice tip de combustibil.

Pentru fabricarea unui colector solar, puteți utiliza schema gata pregătită, vă puteți construi propriul model de pilot și puteți testa în practică (+)

În ciuda dependenței directe a performanței dispozitivelor solare de numărul de zile însorite, acestea sunt la cerere, iar cererea pentru dispozitive solare este în continuă creștere. Sunt populare printre meșteri care caută să direcționeze toate tipurile de energie naturală într-un canal util.

Clasificarea temperaturii

Există un număr destul de mare de criterii după care aceste sau acele proiectări ale sistemelor solare sunt clasificate. Cu toate acestea, pentru aparatele pe care le poți face cu propriile mâini și pe care le poți folosi pentru alimentarea cu apă caldă și încălzire, cea mai rațională este separarea în funcție de tipul de lichid de răcire.

Deci, sistemele pot fi lichide și aeriene. Primul tip este mai des aplicabil.

În plus, o clasificare este adesea utilizată în funcție de temperatura la care nodurile de lucru ale colectorului se pot încălzi:

1. Temperatura scazuta. Opțiuni care pot încălzi lichidul de răcire la 50ºС. Sunt utilizate pentru încălzirea apei în recipiente de irigație, în băi și dușuri vara, și pentru a crește confortul în serile răcoroase de primăvară și toamnă.
2. Temperatura medie. Asigurați o temperatură de răcire de 80ºС. Pot fi utilizate pentru încălzirea spațiului. Aceste opțiuni sunt cele mai potrivite pentru amenajarea locuințelor private.
3. Temperatura ridicata. Temperatura lichidului de răcire în astfel de instalații poate ajunge la 200-300ºС. Sunt utilizate la scară industrială, sunt instalate pentru fabricarea termică a magazinelor, clădirilor comerciale etc.

În sistemele solare cu temperaturi ridicate, se folosește un proces destul de complex de transfer al energiei termice. În plus, aceștia ocupă un spațiu impresionant, pe care majoritatea iubitorilor de viață din țară nu și-l pot permite.

Procesul de fabricație necesită mult timp, implementarea necesită echipament specializat. Este aproape imposibil să faci independent o astfel de variantă a sistemului solar.

Este destul de dificil să faci celule solare la temperaturi ridicate pe convertoarele fotovoltaice acasă

Colector manual

Realizarea unui dispozitiv solar cu propriile mâini este un proces interesant care aduce o mulțime de beneficii. Datorită lui, este posibilă aplicarea rațională a radiației solare gratuite, pentru a rezolva mai multe probleme economice importante. Vom analiza specificul creării unui colector plat care furnizează apă încălzită sistemului de încălzire.

Materiale de bricolaj

Cel mai simplu și mai accesibil material pentru auto-asamblarea corpului colector solar este un bloc de lemn cu placă, placaj, plăci OSB sau alte opțiuni similare. În mod alternativ, se poate utiliza un profil din oțel sau aluminiu cu foi similare. Carcasa metalică va costa puțin mai mult.

Materialele trebuie să respecte cerințele pentru structuri exterioare. Durata de viață a colectorului solar variază de la 20 la 30 de ani.

Deci, materialele trebuie să aibă un anumit set de caracteristici operaționale care să permită utilizarea structurii pe întreaga perioadă.

Cea mai ieftină și mai ușoară opțiune pentru materiale pentru fabricarea carcasei este utilizarea de cherestea și PAL

Dacă carcasa este din lemn, durabilitatea materialului poate fi obținută prin impregnare cu emulsii de apă-polimer și acoperire cu vopsele și lacuri.

Principiul de bază care trebuie respectat la proiectarea și asamblarea unui colector solar este disponibilitatea materialelor din punct de vedere al prețului și capacității de achiziție. Adică pot fi găsite în vânzare gratuită sau realizate independent de mijloacele disponibile improvizate.

Nuanțe de izolație termică

Pentru a preveni pierderea de energie termică, materialul izolant este montat pe partea inferioară a cutiei. Poate fi polistiren sau vată minerală. Industria modernă produce o gamă destul de extinsă de materiale de izolare.

Pentru a izola cutia, puteți utiliza opțiuni de izolare a foliei. Astfel, este posibil să se asigure atât izolarea termică, cât și reflectarea luminii solare de pe suprafața foliei.

Dacă se utilizează o placă rigidă din spumă de polistiren sau polistiren expandat, ca material de izolare, canelurile pot fi tăiate pentru a așeza bobina sau sistemul de conducte.De obicei, amortizorul de colecție este așezat deasupra izolației și fixat ferm pe fundul corpului într-o manieră care depinde de materialul utilizat la fabricarea corpului.

Izolația termică servește la reducerea pierderilor de căldură prin partea inferioară a carcasei. Este irațional să se producă un dispozitiv într-o carcasă metalică fără izolare termică (+)

Chiuvetă colectoare solare

Acesta este un element absorbant. Este un sistem de țevi în care lichidul de răcire este încălzit, iar piesele realizate cel mai des din foi de cupru. Sunt luate în considerare materialele optime pentru fabricarea unui radiator tevi de cupru.

Meșterii de acasă au inventat o opțiune mai ieftină - un schimbător de căldură în spirală de la conducte din polipropilenă.

O soluție bugetară interesantă este un absorbant de sistem solar dintr-o conductă de polimer flexibil. Pentru conectarea la dispozitivele de intrare și ieșire se folosesc fitinguri adecvate. Selecția mijloacelor improvizate din care se poate face schimbătorul de căldură al colectorului solar este destul de largă. Poate fi schimbătorul de căldură al unui frigider vechi, conducte de apă din polietilenă, radiatoare de panou din oțel etc.

Un criteriu important pentru eficiență este conductivitatea termică a materialului din care este făcut schimbătorul de căldură.

Pentru autoproducție, cuprul este cea mai bună opțiune. Are o conductivitate termică de 394 W / m². Pentru aluminiu, acest parametru variază de la 202 la 236 W / m².

Țevile de cupru sunt considerate cea mai optimă opțiune pentru fabricarea unui radiator pentru performanță termică și durabilitate

Cu toate acestea, diferența mare în conductivitatea termică între țevi de cupru și polipropilenă nu înseamnă deloc că un schimbător de căldură cu țevi de cupru va produce volume de apă caldă de sute de ori mai mari.

În condiții egale, performanța unui schimbător de căldură pentru conducta de cupru va fi cu 20% mai eficientă decât performanțele opțiunilor metal-plastic. Așadar, schimbătoarele de căldură realizate din țevi de polimer au dreptul la viață. În plus, astfel de opțiuni vor fi mult mai ieftine.

Indiferent de materialul țevii, toate îmbinările, atât sudate, cât și filetate, trebuie să fie etanșe. Conductele pot fi așezate atât paralele între ele, cât și sub formă de bobină.

Schema tipului de bobină reduce numărul de conexiuni - aceasta reduce probabilitatea de scurgeri și asigură o mișcare mai uniformă a debitului de lichid de răcire.

Partea superioară a cutiei în care se află schimbătorul de căldură este închisă cu sticlă. În mod alternativ, puteți utiliza materiale moderne, cum ar fi analogul acrilic sau policarbonatul monolitic. Materialul translucid nu poate fi neted, dar ondulat sau mat.

În versiunea clasică, cutia cu colectorul este închisă cu sticlă temperată, plexiglas, policarbonat sau material similar. Meșterii s-au adaptat să folosească polietilenă în loc de sticlă

Acest tratament reduce reflectivitatea materialului. În plus, acest material trebuie să reziste la eforturi mecanice semnificative.

În proiectele industriale ale unor astfel de sisteme solare, se folosește sticlă solară specială. O astfel de sticlă se caracterizează printr-un conținut scăzut de fier, care asigură o pierdere mai mică de căldură.

Rezervor de depozitare sau rezervor de avans

Ca rezervor de stocare, puteți utiliza orice capacitate cu un volum cuprins între 20 și 40 de litri. O serie de tancuri ceva mai mici, conectate de conducte într-un lanț serial, vor face acest lucru. Se recomandă izolarea rezervorului de depozitare, ca apa încălzită la soare într-un rezervor fără izolare va pierde rapid energia termică.

De fapt, purtătorul de căldură din sistemul de încălzire solară trebuie să circule fără acumulări, deoarece energia termică primită din aceasta trebuie consumată în perioada de primire.Rezervorul de stocare servește mai degrabă ca distribuitor al apei încălzite și al unei camere de șanț, care menține stabilitatea presiunii în sistem.

Rezervorul de stocare în sistemele solare funcționează ca un distribuitor de apă și un rezervor care menține presiunea (+)

Pași de asamblare solară

După fabricarea colectorului și pregătirea tuturor elementelor structurale constitutive ale sistemului, puteți continua instalarea directă.

Una dintre opțiunile pentru instalarea unei bobine din țevi din polipropilenă cu fitinguri și tee va ajuta la asamblarea rapidă a colectorului solar (+)

Lucrarea începe cu instalarea unei camere de avans, care, de regulă, este plasată în cel mai înalt punct posibil: în pod, un turn separat, un fluturaș etc.

În timpul instalării, trebuie menționat că, după umplerea sistemului cu lichid de răcire, această parte a structurii va avea o greutate impresionantă. Prin urmare, ar trebui să verificați fiabilitatea suprapunerii sau să o consolidați.

După instalarea rezervorului, continuați să instalați colectorul. Acest element structural al sistemului este situat pe partea de sud. Unghiul de înclinare în raport cu orizontul trebuie să fie de la 35 la 45 de grade.

După instalarea tuturor elementelor, acestea sunt legate cu conducte, conectându-se la un singur sistem hidraulic. Etanșitatea sistemului hidraulic este un criteriu important de care depinde funcționarea eficientă a colectorului solar.

Conform schemei de asamblare a sistemului solar pentru furnizarea apei la un duș în aer liber, puteți construi o structură care să încălzească apa pentru irigare sau să creeze condiții confortabile în serile răcoroase (+)

Pentru conectarea elementelor structurale într-un sistem hidraulic unic, se folosesc țevi cu un diametru de un centimetru și jumătate. Un diametru mai mic este utilizat pentru a aranja partea de presiune a sistemului.

Sub partea de presiune a sistemului se înțelege intrarea apei în cameră și retragerea lichidului de răcire încălzit în sistemul de încălzire și alimentarea cu apă caldă. Restul este montat folosind conducte cu diametrul mai mare.

Pentru a preveni pierderea de energie termică, conductele trebuie izolate cu atenție. În acest scop, puteți utiliza versiuni de polistiren, vată bazaltică sau folie din materiale izolatoare moderne. Rezervorul de depozitare și camera de avans sunt, de asemenea, supuse procedurii de încălzire.

Cea mai simplă și mai accesibilă opțiune pentru izolarea termică a unui rezervor este constituirea unei cutii în jurul acestuia din placaj sau plăci. Spațiul dintre cutie și container trebuie umplut cu material de izolare. Aceasta poate fi zgură, un amestec de paie cu lut, rumeguș uscat etc.

Sistemul solar este instalat astfel încât colectoarele solare să fie situate pe partea cea mai iluminată a casei sau a parcelei (+)

Testați înainte de punere în funcțiune

După instalarea tuturor elementelor sistemului și încălzirea unor structuri, puteți începe să umpleți sistemul cu lichid de răcire. Umplerea inițială a sistemului trebuie făcută prin duza localizată în partea inferioară a colectorului.

Adică umplerea se efectuează de jos în sus. Datorită unor astfel de acțiuni, poate fi evitată formarea probabilă a blocajelor de aer.

Apă sau alt lichid de răcire lichid intră în cameră. Procesul de umplere a sistemului se încheie când apa începe să toarne din conducta de drenare a camerei anterioare.

Folosind supapa de plutire, puteți regla nivelul optim de fluid în camera anterioară. După umplerea sistemului cu lichid de răcire, acesta începe să se încălzească în colector.

Procesul de creștere a temperaturii are loc chiar și pe vreme înnorată. Lichidul de răcire încălzit începe să se ridice în partea de sus a rezervorului de depozitare. Procesul de circulație naturală are loc până când temperatura lichidului de răcire care intră în calorifer este aliniată la temperatura purtătorului care iese din colector.

Odată cu curgerea apei în sistemul hidraulic, se va declanșa supapa de plutire situată în camera anterioară. Astfel, se va menține un nivel constant. În acest caz, apa rece care intră în sistem va fi amplasată în partea inferioară a rezervorului. Procesul de amestecare a apei reci și calde practic nu are loc.

În sistemul hidraulic, este necesar să se prevadă instalarea unor supape de închidere, care vor împiedica circulația inversă a lichidului de răcire de la colector la rezervor. Aceasta se produce atunci când temperatura mediului scade mai jos decât temperatura lichidului de răcire.

Astfel de valve sunt folosite de obicei noaptea și seara.

Conexiunea la locurile de consum de apă caldă se realizează cu ajutorul mixerelor standard. Robinetele simple convenționale sunt cel mai bine evitate. Pe vreme însorită, temperatura apei poate atinge 80 ° C - utilizarea directă a acestei ape este incomodă. Astfel, robinetele vor economisi semnificativ apa caldă.

Performanța unui astfel de încălzitor solar de apă poate fi îmbunătățită prin adăugarea de secțiuni suplimentare de colector. Designul vă permite să montați de la două la un număr nelimitat de piese.

Performanțele sistemului solar cresc prin instalarea mai multor colectoare solare

La baza unui astfel de colector solar pentru încălzire și furnizare de apă caldă se află principiul efectului de seră și așa-numitul efect termosifon. Efectul de seră este utilizat în proiectarea elementului de încălzire.

Razele soarelui trec liber prin materialul transparent al părții superioare a colectorului și sunt transformate în energie termică.

Energia termică se află într-un spațiu limitat datorită etanșeității secțiunii de conducte a colectorului. Efectul termosifon este utilizat în sistemul hidraulic atunci când lichidul de răcire încălzit crește, în timp ce deplasează lichidul de răcire și forțează-l să se deplaseze în zona de încălzire.

Datorită efectului termosifon, în sistem apare o circulație naturală stabilă și continuă a lichidului de răcire

Performanța colectorului solar

Principalul criteriu care afectează performanța sistemelor solare este intensitatea radiațiilor solare. Cantitatea de incidente potențiale utile de radiații solare într-o anumită zonă se numește insolare.

Valoarea insolării în diferite puncte ale globului variază pe o gamă destul de largă. Pentru a determina indicatorii medii ai acestei valori, există tabele speciale. Acestea afișează insolația medie medie pentru o anumită regiune.

Datele privind insolarea solară într-o anumită regiune pot fi obținute din hărți și tabele speciale (+)

Pe lângă valoarea de izolare, zona și materialul schimbătorului de căldură afectează și performanța sistemului. Un alt factor care afectează performanța sistemului este capacitatea rezervorului. Capacitatea optimă a rezervorului este calculată în funcție de zona adsorberilor de colecție.

În cazul unui colector plat, aceasta este suprafața totală a conductelor care se află în cutia colectorului. Această valoare, în medie, este egală cu 75 litri de volum de rezervor pe un m² de suprafață a tubului colector. Capacitatea de stocare este un fel de baterie termică.

Prețurile aparatului din fabrică

Ponderea leului din costul financiar al construcției unui astfel de sistem este în fabricarea de colecționari. Acest lucru nu este surprinzător, chiar și în proiectele industriale ale sistemelor solare, aproximativ 60% din costuri cad pe acest element structural. Costurile financiare vor depinde de alegerea unui material.

Trebuie menționat că un astfel de sistem nu este capabil să încălzească camera, ci va ajuta doar la economisirea costurilor, contribuind la încălzirea apei din sistemul de încălzire.Având în vedere costurile energetice destul de mari care sunt cheltuite pentru încălzirea apei, un colector solar integrat în sistemul de încălzire reduce semnificativ aceste costuri.

Colectorul solar se integrează destul de simplu în sistemul de încălzire și alimentare cu apă caldă (+)

Pentru fabricarea sa, se folosesc materiale destul de simple și accesibile. În plus, un astfel de design este complet non-volatil și nu necesită întreținere tehnică. Întreținerea sistemului se reduce la inspecția periodică și curățarea geamului colector de contaminare.

Informații suplimentare despre organizarea încălzirii solare în casă sunt prezentate în Acest articol.

Concluzii și video util pe această temă

Procesul de fabricație a unui colector solar elementar:

Cum asamblați și puneți în funcțiune sistemul solar:

Desigur, un colector solar fabricat de sine nu va putea concura cu modelele industriale. Folosind materiale improvizate, este destul de dificil să obții eficiența ridicată pe care o au proiectele industriale. Dar costurile financiare vor fi mult mai mici în comparație cu achiziționarea de fabrici gata.

Cu toate acestea, sistem de încălzire solară de casă crește semnificativ nivelul de confort și reduce costul energiei generat de sursele tradiționale.

Aveți experiență în construirea unui colector solar? Sau aveți întrebări despre material? Vă rugăm să partajați informații cu cititorii noștri. Puteți lăsa comentarii în formularul de mai jos.