Využitie bezplatnej slnečnej energie je dobrý spôsob, ako ušetriť palivo a elektrinu vynaloženú na vykurovanie súkromného domu. Masívnemu využívaniu solárnych systémov bráni vysoká cena tepelných prijímačov a súvisiacich zariadení - akumulačná nádrž, obehové čerpadlo, elektronická riadiaca jednotka a ďalšie vybavenie. Jediným spôsobom, ako znížiť náklady, je vytvoriť solárny kolektor vlastnými rukami z lacných materiálov a zostaviť štandardnú schému viazania.
Princíp činnosti solárnych ohrievačov
Predtým, ako sa pustíme do výroby domáceho solárneho systému, oplatí sa preskúmať zariadenie továrenských solárnych kolektorov - vzduch a voda. Prvý sa používa na priame vykurovanie priestorov, druhý sa používa ako ohrievače vody alebo nemrznúca kvapalina - nemrznúca zmes.
Referencie. Letecké inštalácie nie sú príliš obľúbené z dôvodu obmedzenej funkčnosti. Solárne ohrievače vody sú viac žiadané, pretože môžu poskytovať vykurovanie, teplú vodu a zvyšovať teploty vo vonkajších bazénoch.
Hlavným prvkom slnečnej sústavy je samotný solárny kolektor ponúkaný v 3 verziách:
- Plochý ohrievač vody. Je to utesnená škatuľka, izolovaná zdola. Vnútri je chladič (absorbér) vyrobený z kovového plechu, na ktorom je pripevnená medená cievka. Vrchná časť je pokrytá odolným sklom.
- Konštrukcia rozdeľovača ohrievača vzduchu je podobná ako v predchádzajúcej verzii, iba vzduch cirkulujúci ventilátorom cirkuluje cez rúrky namiesto chladiaceho média.
- Zariadenie rúrkového vákuového rozdeľovača sa zásadne líši od plochých modelov. Prístroj pozostáva z odolných sklenených baniek, v ktorých sú umiestnené medené rúrky. Ich konce sú spojené s 2 diaľnicami - prívod a spätný tok, vzduch z baniek je prečerpávaný.
Sčítanie. Existuje iný druh vákuových ohrievačov vody, v ktorých sú sklenené banky pevne utesnené a naplnené špeciálnou látkou, ktorá sa odparuje pri nízkej teplote. Počas odparovania plyn absorbuje veľké množstvo tepla prenášaného do vody. V procese prenosu tepla látka kondenzuje znova a tečie na dno banky, ako je to znázornené na obrázku.
Uvedené typy kolektorov využívajú princíp priameho prenosu tepla slnečného žiarenia (inak - izolácie) na tečúcu kvapalinu alebo vzduch. Plochý ohrievač vody funguje takto:
- Voda alebo nemrznúca zmes prechádzajú medeným tepelným výmenníkom pri rýchlosti 0,3 - 0,8 m / s, čerpané obehovým čerpadlom (hoci pre vonkajšie sprchy existujú modely gravitácie).
- Lúče slnka zahrievajú absorpčnú vrstvu a rúrka cievky k nej pevne pripojené. Teplota chladiacej kvapaliny stúpa o 15 - 80 stupňov v závislosti od ročného obdobia, denného času a počasia na ulici.
- Aby sa vylúčili tepelné straty, sú spodné a bočné povrchy tela izolované polyuretánovou penou alebo extrudovanou polystyrénovou penou.
- Priehľadné horné sklo má 3 funkcie: chráni selektívny povlak absorbéra, zabraňuje vetru vháňať cievku a vytvára utesnenú vzduchovú medzeru, ktorá udržuje teplo.
- Horúci tepelný nosič vstupuje do výmenníka tepla akumulačnej nádrže - vyrovnávacej nádrže alebo nepriameho vykurovacieho kotla.
Pretože teplota vody v okruhu prístroja kolíše s meniacimi sa ročnými obdobiami a dňami, nie je možné solárny kolektor použiť priamo na ohrev a ohrev vody. Energia získaná zo slnka sa prenáša na hlavný nosič tepla cez cievku nádrže - batériu (bojler).
Výnimkou sú solárne zariadenia pre bazény, ktoré ohrievajú vodu z nádrže priamo alebo prostredníctvom jednoduchého výmenníka tepla.
Účinnosť hadicového prístroja sa zvyšuje vákuom a vnútornou reflexnou stenou v každej banke. Lúče slnka voľne prechádzajú vrstvou bezvzduchu a medené potrubie ohrieva nemrznúcou zmesou, ale teplo nemôže vákuum prekonať a ísť von, takže straty sú minimálne. Ďalšia časť žiarenia vstupuje do reflektora a zameriava sa na vodovod. Podľa výrobcov dosahuje účinnosť inštalácie 80%.
Vyrábame zberač vody
Vákuový typ ohrievača vody nie je možné vyrobiť doma zo zrejmých dôvodov. Preto sa zaoberáme plochým dizajnom s výmenníkom tepla a absorbérom zhromažďujúcim slnečné svetlo. V ideálnom prípade musíte vypočítať oblasť prijímača a teplotu výstupnej vody, ktorá závisí od mnohých faktorov:
- región pobytu a úroveň izolácie;
- teplota okolia, najmä v zime;
- plocha povrchu tepelnej výmeny vnímajúca vystavenie slnku;
- cievkový materiál a náter;
- vstupná teplota chladiacej kvapaliny;
- uhol panelu vzhľadom k slnku;
- prietok vody potrubiami výmenníka tepla.
Na internete nie je ťažké nájsť výpočty výkonu solárneho kolektora, ale upozorňujeme vás - výpočty sú veľmi nepresné.
Príklad. Táto skutočnosť sa považuje za základ: za jasného dňa sa na 1 m² povrchu dostane 500 - 800 W slnečnej energie. Ďalej, pomocou školského vzorca m = Q / 1,163 x Δt, stanovili sme množstvo vody zohriatej na 40 ° C pomocou výmenníka tepla 1 m²: 500/1 163 x 40 = 10,7 litrov za hodinu. Pri slnečnom žiarení 800 W / m² je možné ohriať 17,2 l / h. Ale diabol je v detailoch: počiatočný údaj 0,5 - 0,8 kW na meter štvorcový je veľmi približný údaj.
Ponúkame zjednodušený prístup k problému opísanému v podrobných pokynoch:
- Určite miesto a oblasť, ktorú ste pripravení dať kolektoru.
- Na základe cien materiálu vyberte vhodnú možnosť na zostavenie cievky a krytu.
- Vytvorte prototyp, pripojte k vykurovaniu alebo k prívodu vody podľa správnej schémy. V nasledujúcich častiach tohto článku ukážeme spôsoby viazania.
- Vyskúšajte vykurovací okruh doma a urobte ďalšie závery o zvýšení / znížení výkonu, zmene konštrukcie a tak ďalej.
Teraz prejdeme každou fázou osobitne so zameraním na nástrahy.
Umiestnenie tepelného zariadenia
V skutočnosti existujú iba dve možnosti umiestnenia domáceho kolektora: na streche budovy alebo na otvorenom priestranstve domu. Pri výbere miesta postupujte podľa jednoduchých pravidiel:
- Miesto by malo byť počas dňa osvetlené čo najviac, nesmie byť zakryté stromami a inými prístavbami.
- Pri inštalácii na strechu sa zvolí miernejší sklon, kde sa vždy dostane slnečné žiarenie. Je zrejmé, že strmá časť zlomenej mansardovej strechy nebude fungovať.
- Neinštalujte horúcu vodu určenú na vykurovanie alebo prívod teplej vody ďaleko od domu. Dĺžka prívodného potrubia, tepelné straty a náklady na inštaláciu sa zvýšia.
- Orientujte zemný kolektor tak, aby slnko, vizuálne sa pohybujúce od východu na západ, neustále osvetľovalo chladič. Montážny uhol panelu je 60 ± 15 °.
Poznámka. Účinnosť vyhrievacieho prvku sa môže zvýšiť pomocou parabolického solárneho koncentrátora, ktorý zhromažďuje lúče v jedinom lúči, ktorý sa vysiela do absorbéra. Konštrukcia a spôsob montáže konkávneho zrkadla sú zobrazené na videu.
Slnečné elektrárne určené na ohrev vody v letnej sprche sa nachádzajú na streche tejto budovy a sú spojené gravitáciou. Zariadenia na vyhrievanie bazénov sa nachádzajú vedľa nádrže nádrže.
Výber materiálu
Na základe recenzií a tém diskutovaných na obľúbenom fóre Forumhouse sme urobili výber príslušenstva na výrobu solárnych ohrievačov vody. Obdĺžnikový box prijímača je teda zvyčajne vyrobený z dreveného trámu alebo z hotových rámov starých okien. Zadná stena puzdra je izolovaná čadičovou vlnou, polystyrénovou penou alebo extrudovanou polystyrénovou penou.
Tip. Spodok škatule môže byť vyrobený z fóliovej polymérovej izolácie. Kovová vrstva bude slúžiť ako absorbér - nemusíte ukladať ďalší list.
Domáci remeselníci vyrábajú výmenníky tepla z rôznych potrubí:
- čierny polyetylén (HDPE);
- vlnitá nehrdzavejúca oceľ;
- meď a hliník;
- polypropylén a kovové plasty;
- zosieťovaný polyetylén;
- doskové oceľové radiátory.
Z hľadiska účinnosti a odolnosti je lepšie používať rúrky vyrobené z hliníka, medi a nehrdzavejúcej ocele, ktoré majú najlepšiu tepelnú vodivosť. Nedostatok materiálu je vysoká cena.
Plastové rúry sú oveľa lacnejšie ako kovové rúry a ľahšie sa inštalujú. Pri použití polymérov sa však musí brať do úvahy celý rad nuancií:
- akékoľvek plasty sa postupne zhoršujú vplyvom ultrafialového žiarenia;
- steny rúr PPR sú príliš silné, horúce teplo;
- vysokokvalitný plast je pre naše účely príliš drahý a lacný sa často stratí v zákrutách a rýchlo sa zrúti na slnku;
- sieťovaný polyetylén „pamätá“ počiatočný ohyb v zátoke, je vhodné z neho vyrobiť prstencovú cievku a vyrovnanie nie je ľahké;
- HDPE rúrky, ktoré potrebujete kúpiť sériu potravín (s modrým pruhom), sú lepšie chránené pred ultrafialovým žiarením.
Referencie. Najjednoduchšou verziou výmenníka tepla v bazéne je čierna záhradná hadica opatrená „slimákom“. Mínus materiálu je praskanie gumy pri dlhodobom pôsobení na slnko.
Tenkostenné rúrky z HDPE sú vynikajúcou voľbou z hľadiska pomeru cena / kvalita. Čierny povrch dobre absorbuje slnečné teplo, spojovacie armatúry sú lacné. Potrubie je pripevnené k absorbéru plastovými svorkami alebo cínovým pásom na skrutkách.
Ako absorpčný povlak je možné použiť čiernu farbu z obyčajnej alebo nehrdzavejúcej ocele. Ideálnou možnosťou je hliníkový plech alebo meď.
Horná časť škatule je uzavretá nasledujúcimi priehľadnými materiálmi, z ktorých si môžete vybrať:
- obyčajné alebo vystužené sklo;
- priehľadný plastový obal;
- tenký bunkový polykarbonát.
Tip. Nepoužívajte hotové okná s dvojitým zasklením z plastových okien ako priesvitný prvok. V zime, s veľkým teplotným rozdielom medzi pouličným vzduchom a uzavretou zbernou komorou, dvojvrstvové balenie nevydrží a praskne.
Odporúčania pre montáž
Proces výroby solárneho kolektora je taký zrejmý, že nemá zmysel maľovať postupné pokyny. Úlohou je vytvoriť naj vzduchotesnejšiu komoru inštaláciou výmenníka tepla na kovový absorbér vo vnútri. Dáme vám len niekoľko rád, aby sme vás ochránili pred chybami:
- Rúrky výmenníka tepla môžu byť položené pozdĺžne alebo špirálou (kochleou). Zmenšite vzdialenosť medzi susednými čiarami (zákruty) - od 1 do 4 cm.
- Vzduchotesnosť puzdra sa dosiahne lubrikáciou škár silikónovým tmelom alebo nanesením gumených tesnení.
- Rúry sú pripevnené k základni akýmkoľvek pohodlným spôsobom - plastovými svorkami, kovovým pásom alebo jednoducho pripevnené na stranách pomocou samorezných skrutiek.
- Celá vnútorná dutina je natretá tepelne odolným čiernym smaltom (predáva sa v aerosólových plechovkách).
- Hrúbka izolačnej vrstvy na zadnej strane ohrievača vody je najmenej 50 mm.
- Najjednoduchšie je pritiahnuť na vrch priesvitný film - to je najlepšia voľba pre prototyp. Následne nie je ťažké vymeniť sklo.
Ďalšie odporúčanie. Drevené časti by mali byť ošetrené antiseptikom.Rám zváraný z oceľových profilov prikryte základným náterom a 2 vrstvami ľahkej farby.
Po namontovaní panelu chladiča naplňte cievku vodou a skontrolujte tesnosť. Potom otestujte solárny kolektor - pripojte výstup k nádrži, nainštalujte panel na slnko a pravidelne zmerajte teplotu vody s ohľadom na čas zahrievania. Na základe skutočných ukazovateľov je ľahké určiť výkon ohrievača vody.
Elektrické schéma
Kolektor určený na ohrev vody v sprche je pripojený k zásobnej nádrži pomocou gravitačného prúdu. Dôležitá podmienka: solárne zariadenie by malo byť umiestnené pod hlavnou nádržou tak, aby horúca voda s nízkou hustotou stúpala potrubím a vytlačovala studenú. Konštrukcia takého systému je znázornená na výkrese.
Ak je solárny kolektor pripojený k bojleru alebo akumulátoru, pôsobí ako plnohodnotný zdroj tepla. Výrobcovia solárnych systémov navrhujú použitie dvojtrubkovej tlakovej schémy, ktorá obsahuje požadované väzobné prvky:
- obehové čerpadlo vyvíjajúce tlak 0,4 bar;
- typ membrány expanznej nádrže;
- automatické odvzdušnenie;
- bezpečnostný ventil navrhnutý na prevádzku pri tlaku 2 bar;
- manometer;
- teplomer;
- uzatváracie ventily, uzatváracie ventily;
- regulátor s dvoma snímačmi teploty;
- tepelná izolácia pre prívodné potrubia.
Dôležitý bod. Ak je k vyrovnávacej nádrži pripojená batéria viacerých kolektorov, musí sa zvýšiť kapacita čerpadla a objem expanznej nádrže. Minimálna kapacita membránovej nádrže je 10% z celkového množstva chladiva v okruhu.
Schéma funguje takto:
- Chladič sa pripája k spodnej cievke vyrovnávacej nádrže, kde je voda chladnejšia.
- Regulátor pomocou senzorov porovnáva teplotu vody (nemrznúcej zmesi) v prívodnom potrubí a tepelnom akumulátore.
- Elektronická jednotka zastaví čerpadlo, keď je teplota vody v nádrži rovnaká alebo vyššia ako teplota vody na výstupe.
- Vzduch vstupujúci do okruhu sa vypúšťa automatickým ventilom inštalovaným v hornej časti systému.
- V prípade prehriatia chladiacej kvapaliny v dôsledku zastavenia čerpadla (nie je možné vypnúť slnko) bude poistný ventil v činnosti a uvoľní nadmerný tlak.
Najdrahším prvkom obvodu je elektronická riadiaca jednotka. Ako môžem postupovať bez ovládača:
- kúpiť na Aliexpress lacnejší termostat vyvolaný teplotným rozdielom;
- nastavte denný časovač a mechanický termostat na vypnutie čerpadla, keď je vyrovnávacia nádrž na maximum.
Ako lacná čínska kontrolná jednotka funguje (cena - 15 USD), pozrite si video recenziu:
Solárne vykurovanie
Inštalácia ohrevu vzduchu sa vykonáva podobným spôsobom, iba výmenník tepla je vyrobený z rúrok väčšieho priemeru a dúchadlo je zabezpečené ventilátorom. Prijímač žiarenia vyrábajú remeselníci z nasledujúcich materiálov:
- Hliníkové zvlnenie na vetranie;
- plastové fľaše vložené jedna do druhej;
- vyrezávané plechovky od piva.
V krabici sú 2 otvory pre vzduchové potrubia, vnútri je položená jemná sieťovina, ktorá eliminuje vniknutie hmyzu. Ventilátor - chladič z počítača - je nainštalovaný na jednom z otvorov, časť na výmenu tepla je čierna. Prívodné rúrky sú izolované a uložené vo vyhrievanej miestnosti. Algoritmus zostavenia vzduchového potrubia je zobrazený na videu:
Záver
Atraktívnosť solárnych kolektorov je spôsobená rastúcimi cenami energie. Aj keď výkon ohrievačov vody v zime klesá, slnečné teplo poskytuje významné úspory v spotrebe paliva hlavným zdrojom - kotlom. Ak chcete svoj vidiecky dom v čo najväčšej miere vyhriať bezplatnou slnečnou energiou, odporúčame vám venovať pozornosť inštaláciám so zrkadlovými koncentrátormi.Tieto mimoriadne efektívne zariadenia sa bežne používajú v Európe a Amerike.