Поскъпването на традиционните енергийни източници насърчава собствениците на частни жилища да търсят алтернативни варианти за отопление на домовете и отопление на водата. Съгласете се, финансовият компонент на емисията ще играе важна роля при избора на отоплителна система.
Един от най-перспективните начини за доставка на енергия е преобразуването на слънчевата радиация. За целта използвайте соларни системи. Разбирането на принципа на тяхното устройство и механизма на работа, правенето на слънчев колектор за отопление със собствените си ръце няма да бъде трудно.
Ще ви разкажем за конструктивните характеристики на слънчевите системи, ще предложим проста схема за монтаж и ще опишем материалите, които могат да се използват. Етапите на работа са придружени с визуални фотографии, материалът се допълва от видеоклипове за създаването и въвеждането в експлоатация на домашен колектор.
Принцип на работа и характеристики на дизайна
Съвременните слънчеви системи са един от видовете алтернативни източници на топлина. Те се използват като помощно отоплително оборудване, което преработва слънчевата радиация в енергия, полезна за собствениците на жилища.
Те са в състояние напълно да осигуряват топла вода и отопление в студения сезон само в южните райони. И тогава, ако те заемат достатъчно голяма площ и са инсталирани на открити места, които не са засенчени от дървета.
Въпреки големия брой сортове, те работят по същия начин. Всяка хелиосистема е схема с последователно подреждане на устройства, които доставят топлинна енергия и я предават на потребителя.
Основните работни елементи са слънчеви панели на слънчеви клетки или слънчеви колектори. Технологията за сглобяване на слънчев генератор на фотографски плаки е малко по-сложна от тръбния колектор.
В тази статия ще разгледаме втория вариант - колекторна слънчева система.
Досега слънчевите колектори служат като помощни доставчици на енергия. Опасно е напълно да превключите отоплението на къщата към слънчевата система поради невъзможността да се предвиди ясен брой слънчеви дни
Колекторите са система от тръби, свързани последователно с изходната и входната линия или разположени под формата на намотка. През тръбите циркулира промишлена вода, въздушен поток или смес от вода с всякаква незамръзваща течност.
Физическите явления стимулират циркулацията: изпаряване, промени в налягането и плътността от прехода от едно състояние на агрегация в друго и др.
Принципът на работа на слънчевите колектори се основава на получаването и натрупването на слънчева енергия, съобщена на охлаждащата течност (+)
Събирането и натрупването на слънчева енергия се извършва от абсорбатори. Това е или плътна метална плоча с почернена външна повърхност, или система от отделни плочи, прикрепени към тръбите.
За производството на горната част на тялото се използват покритието, материалите с висока способност за предаване на светлина. Тя може да бъде от плексиглас, подобни полимерни материали, темперирани видове от традиционно стъкло.
За да се изключат загубите на енергия от задната страна на устройството, топлоизолацията се поставя в кутията
Трябва да кажа, че полимерните материали не понасят влиянието на ултравиолетовите лъчи. Всички видове пластмаса имат достатъчно висок коефициент на топлинно разширение, което често води до намаляване на налягането на корпуса. Следователно използването на такива материали за производството на колекторното тяло трябва да бъде ограничено.
Водата като топлоносител може да се използва само в системи, проектирани да доставят допълнителна топлина през есенно-пролетния период. Ако се планира използването на слънчевата система през цялата година преди първото охлаждане, технологичната вода се променя, за да се смеси с антифриз.
Във въздушните слънчеви системи въздухът се използва като топлоносител. Каналите за неговото движение могат да бъдат направени от обикновен профилиран лист (+)
Ако слънчевият колектор е инсталиран за отопление на малка сграда, която няма връзка с автономно отопление на вилата или с централизирани мрежи, в началото на нея се изгражда обикновена едножилна система с отоплително устройство.
Веригата не включва циркулационни помпи и отоплителни устройства. Схемата е изключително проста, но може да работи само в слънчевото лято.
Когато колектор е включен в техническа структура с две вериги, всичко е много по-сложно, но обхватът от дни, подходящи за употреба, значително се увеличава. Колекторът обработва само една верига. Преобладаващото натоварване е възложено на основния отоплителен блок, който работи на електричество или всякакъв вид гориво.
За производството на слънчев колектор можете да използвате готовата схема, можете да изградите свой собствен пилотен модел и да го тествате на практика (+)
Въпреки пряката зависимост на работата на слънчевите устройства от броя на слънчевите дни, те са в търсенето, а търсенето на слънчеви устройства непрекъснато нараства. Те са популярни сред занаятчиите, които се стремят да насочат всички видове естествена енергия в полезен канал.
Класификация на температурата
Съществуват доста голям брой критерии, по които се класифицират тези или онези проекти на слънчевите системи. Въпреки това, за уреди, които можете да направите със собствените си ръце и да използвате за захранване с топла вода и отопление, най-рационалното е разделянето по тип охлаждаща течност.
Така че системите могат да бъдат течни и въздушни. Първият тип е по-често приложим.
Галерия с изображения
Снимка от
Стъпка 1: Сглобяване на колектора от гофрирана тръба
Стъпка 2: Оцветяване на слънчевия панел черен
Стъпка 3: Инсталиране на въздухозаборници
Стъпка 4: Осъществяване на капак за слънчево устройство
В допълнение, често се използва класификация според температурата, до която работните възли на колектора могат да се нагреят:
- Ниска температура. Опции, които могат да загреят охлаждащата течност до 50ºС. Използват се за отопление на вода в контейнери за напояване, в бани и душове през лятото и за увеличаване на комфорта в прохладните пролетни и есенни вечери.
- Средна температура. Осигурете температура на охлаждащата течност 80ºС. Те могат да се използват за отопление на помещения. Тези опции са най-подходящи за подреждане на частни домове.
- Висока температура. Температурата на охлаждащата течност в такива инсталации може да достигне 200-300ºС. Те се използват в индустриален мащаб, инсталират се за цехове за производство на топлина, търговски сгради и др.
В слънчевите системи с висока температура се използва доста сложен процес на пренос на топлинна енергия. Освен това те заемат внушително пространство, което повечето любители на живота на страната ни не могат да си позволят.
Производственият процес отнема много време, внедряването изисква специализирано оборудване. Почти невъзможно е независимо да се направи такъв вариант на Слънчевата система.
Доста е трудно да се правят високотемпературни слънчеви клетки на фотоволтаични преобразуватели у дома
Ръчно изработен колектор
Изработването на слънчево устройство със собствените си ръце е вълнуващ процес, който носи много ползи. Благодарение на него е възможно рационално да се прилага безплатна слънчева радиация, да се решат няколко важни икономически проблема.Ще анализираме спецификата на създаването на плосък колектор, който доставя загрята вода към отоплителната система.
Галерия с изображения
Снимка от
Абсорбционният панел е изработен от клетъчен поликарбонат, покрит с черна боя. Горният и долният ръб на панела, т.е. отворените краища на каналите на поликарбонатния лист се поставят в канализационните тръби, нарязани заедно
Ъглите, необходими за свързване на тръбопровода, са залепени към краищата на тръбите. В идеалния случай е по-добре да ги заварявате с желязо - заваръчна машина за полимерни тръби. Надлъжни секции за тръби, пълни с пистолет за лепило
Акумулаторните тръби, изработени от канализационни тръби, са оборудвани с топлоизолация. Преди това лепилото по шевовете и около ъглите се изравнява с поялник или със сешоар за строителство
Поглъщащият панел, заедно с залепените към него тръби, се полага върху полистирол или друга твърда изолация. Горната структура е покрита с поликарбонат, огънат по ръба
За сглобяване на рамката се закупува метален профил с подходящ размер. При изчисляване на ширината се взема предвид дебелината на твърдата топлоизолация
В заготовките за сглобяване на рамката, изрязани от профила до размера на абсорбиращия панел, се изрязват дупки за изхода на точките на свързване на колектора
Частите на рамката са сглобени с винтове, предназначени да работят с този профил
За да може колекторът да бъде насочен под оптимален ъгъл към слънцето, се изгражда стойка от дървен материал или метал
Стъпка 1: Абсорбиращ панел на домашен слънчев колектор
Стъпка 2: Начин за свързване към акумулаторната тръба
Стъпка 3: Изолация за тръби за съхранение на колектор
Стъпка 4: Сглобяване на устройство за използване на слънчева енергия
Стъпка 5: Метален профил за рамково устройство
Стъпка 6: Дупки за изхода на точките за свързване на водата
Стъпка 7: Свързване на елементи на рамката на слънчевия колектор
Стъпка 8: Изработка на багажник за сглобения слънчев колектор
Направи си сам материали
Най-простият и най-достъпен материал за самостоятелно сглобяване на тялото на слънчевия колектор е дървен блок с дъска, шперплат, OSB дъски или подобни опции. Като алтернатива може да се използва стоманен или алуминиев профил с подобни листове. Металният калъф ще струва малко повече.
Материалите трябва да отговарят на изискванията за външни конструкции. Животът на слънчевия колектор варира от 20 до 30 години.
Така че, материалите трябва да имат определен набор от експлоатационни характеристики, които ще позволят използването на конструкцията през целия период.
Най-евтината и най-проста версия на материалите за производството на калъфа е използването на дървен материал и ПДЧ
Ако случаят е направен от дърво, тогава трайността на материала може да се постигне чрез импрегниране с водно-полимерни емулсии и покриване с бои и лакове.
Основният принцип, който трябва да се спазва при проектирането и сглобяването на слънчев колектор, е наличието на материали по отношение на цена и възможност за закупуване. Тоест те могат или да бъдат намерени в свободна продажба, или направени независимо от наличните импровизирани средства.
Галерия с изображения
Снимка от
Твърда PVC тръба с фитинги в производството
Гъвкав приемник на слънчева енергия HDPE
Топлообменник от топлообменника на стария хладилник
Извита медна тръба в слънчевия колектор
Нетривиална употреба на алуминиеви кутии
Пластмасови бутилки в конструкцията на колектора
Устройство за привличане на лъч, изработено от тъмни пластмасови бутилки
Извит топлоприемник с метални тръби
Нюанси на топлоизолация
За да се предотврати загубата на топлинна енергия, изолационният материал е монтиран на дъното на кутията. Тя може да бъде полистирол или минерална вата.Съвременната индустрия произвежда доста широка гама изолационни материали.
За да изолирате кутията, можете да използвате опции за изолация от фолио. По този начин е възможно да се осигури топлоизолация и отразяване на слънчевата светлина от повърхността на фолиото.
Ако като изолационен материал се използва твърда плоча от пенополистирол или експандиран полистирол, каналите могат да бъдат изрязани, за да се постави намотката или тръбната система. Обикновено колекторният абсорбатор се полага отгоре на изолацията и се фиксира здраво към дъното на тялото по начин, който зависи от материала, използван при производството на тялото.
Топлинната изолация служи за намаляване на топлинните загуби през дъното на корпуса. Нерационално е да се произвежда устройство в метален корпус без топлоизолация (+)
Слънчев колектор радиатор
Това е абсорбиращ елемент. Това е система от тръби, в които охлаждащата течност се нагрява и части, направени най-често от листова мед. Оптималните материали за производството на радиатора се считат за медни тръби.
Домашните майстори измислиха по-евтин вариант - спирален топлообменник, изработен от полипропиленови тръби.
Интересно бюджетно решение е абсорбатор на слънчева система от гъвкава полимерна тръба. За свързване към входните и изходните устройства се използват подходящи фитинги. Изборът на импровизирани средства, от които да се направи топлообменникът на слънчевия колектор, е достатъчно широк. Това може да бъде топлообменникът на стария хладилник, полиетиленовите тръби за вода, радиаторите от стоманени панели и т.н.
Важен критерий за ефективност е топлопроводимостта на материала, от който е направен топлообменникът.
За самостоятелно производство медта е най-добрият вариант. Той има топлопроводимост 394 W / m². За алуминия този параметър варира от 202 до 236 W / m².
Медните тръби се считат за най-оптималния вариант за производството на радиатор за топлинни характеристики и дълготрайност
Голяма разлика в топлопроводимостта между медни и полипропиленови тръби обаче изобщо не означава, че топлообменникът с медни тръби ще произвежда стотици пъти големи обеми гореща вода.
При равни условия работата на топлообменника с медни тръби ще бъде с 20% по-ефективна от производителността на металопластичните опции. Така топлообменниците, изработени от полимерни тръби, имат право на живот. В допълнение, такива опции ще струват много по-малко.
Независимо от материала на тръбите, всички съединения, както заварени, така и резбовани, трябва да бъдат херметични. Тръбите могат да бъдат поставени както успоредно една на друга, така и под формата на намотка.
Схемата за тип намотка намалява броя на връзките - това намалява вероятността от течове и осигурява по-равномерно движение на потока на охлаждащата течност.
Горната част на кутията, в която се намира топлообменникът, е затворена със стъкло. Като алтернатива можете да използвате съвременни материали, например акрилен аналог или монолитен поликарбонат. Прозрачният материал може да не е гладък, но гофриран или матов.
В класическата версия кутията с колектора е затворена с закалено стъкло, плексиглас, поликарбонат или подобен материал. Занаятчиите се приспособили да използват полиетилен вместо стъкло
Тази обработка намалява отразяващата способност на материала. В допълнение, този материал трябва да издържа на значително механично напрежение.
В индустриалните дизайни на такива слънчеви системи се използва специално слънчево стъкло. Такова стъкло се характеризира с ниско съдържание на желязо, което осигурява по-малко загуба на топлина.
Резервоар за съхранение или авансов резервоар
Като резервоар за съхранение можете да използвате всяка вместимост с обем от 20 до 40 литра.Поредица от малко по-малки резервоари, свързани с тръби в серийна верига, ще свършат работа. Препоръчва се да се изолира резервоарът за съхранение, както вода, загрята на слънце в резервоар без изолация, бързо ще загуби топлинна енергия.
Всъщност охлаждащата течност в соларната отоплителна система трябва да циркулира без натрупване, защото получената от него топлинна енергия трябва да се консумира през периода на получаване. Резервоарът за съхранение служи по-скоро като разпределител на загрята вода и канавка, която поддържа стабилността на налягането в системата.
Резервоарът за съхранение в слънчевите системи работи като разпределител на вода и резервоар, който поддържа налягане (+)
Стъпки за слънчево сглобяване
След производството на колектора и подготовката на всички съставни структурни елементи на системата, можете да пристъпите към директен монтаж.
Една от опциите за инсталиране на бобина от полипропиленови тръби с фитинги и тройници ще помогне за бързото сглобяване на слънчевия колектор (+)
Работата започва с инсталирането на авансова камера, която по правило се поставя в най-високата възможна точка: на тавана, свободно стояща кула, надлез и др.
По време на монтажа трябва да се отбележи, че след напълването на системата с течна охлаждаща течност, тази част от конструкцията ще има впечатляващо тегло. Ето защо трябва да проверите надеждността на припокриването или да го засилите.
След инсталирането на резервоара продължете да инсталирате колектора. Този структурен елемент на системата е разположен от южната страна. Ъгълът на наклон спрямо хоризонта трябва да бъде от 35 до 45 градуса.
След инсталирането на всички елементи те се връзват с тръби, свързващи се в една хидравлична система. Уплътнението на хидравличната система е важен критерий, от който зависи ефективната работа на слънчевия колектор.
Според схемата за монтаж на слънчевата система за подаване на вода под външен душ, можете да изградите структура, която да загрява водата за напояване или да създавате комфортни условия в прохладни вечери (+)
За свързване на конструктивните елементи в една хидравлична система се използват тръби с диаметър инч и половина инча. По-малък диаметър се използва за подреждане на частта под налягане на системата.
Под част под налягане под системата се разбира влизането на вода в камерата и изтеглянето на нагрятата охлаждаща течност в отоплителната система и захранването с гореща вода. Останалото се монтира с помощта на тръби с по-голям диаметър.
За да се предотврати загубата на топлинна енергия, тръбите трябва да бъдат внимателно изолирани. За тази цел можете да използвате версии от полистирол, базалтова вата или фолио от съвременни изолационни материали. Резервоарът за съхранение и предварителната камера също са обект на процедура за затопляне.
Най-простият и най-достъпен вариант за топлоизолация на резервоара за съхранение е изграждането на кутия около него от шперплат или дъски. Пространството между кутията и контейнера трябва да бъде запълнено с изолационен материал. Това може да бъде шлака, смес от слама с глина, сухи дървени стърготини и т.н.
Хелисистемата е инсталирана така, че слънчевите колектори да са разположени от най-осветената страна на къщата или парцела (+)
Тествайте преди пускане в експлоатация
След като инсталирате всички елементи на системата и затоплите някои от структурите, можете да започнете да пълните системата с течна охлаждаща течност. Първоначалното запълване на системата трябва да се извърши през дюзата, разположена в долната част на колектора.
Тоест пълненето се извършва отдолу нагоре. Благодарение на подобни действия може да се избегне възможното образуване на въздушни задръствания.
Вода или друга течна охлаждаща течност влиза в камерата. Процесът на пълнене на системата завършва, когато водата започне да се излива от дренажната тръба на камерата.
Използвайки поплавъчния клапан, можете да регулирате оптималното ниво на течността в предната камера.След като напълните системата с охлаждаща течност, тя започва да се нагрява в колектора.
Процесът на повишаване на температурата протича дори при облачно време. Загрятата охлаждаща течност започва да се издига до горната част на резервоара за съхранение. Процесът на естествена циркулация протича, докато температурата на охлаждащата течност, която влиза в радиатора, се приведе в съответствие с температурата на носителя, излизащ от колектора.
С потока на водата в хидравличната система, поплавъчният клапан, разположен в предната камера, ще се задейства. По този начин ще се поддържа постоянно ниво. В този случай студената вода, постъпваща в системата, ще бъде разположена в долната част на резервоара за съхранение. Процесът на смесване на студена и топла вода практически не протича.
В хидравличната система е необходимо да се предвиди инсталирането на спирателни клапани, което ще възпрепятства обратната циркулация на охлаждащата течност от колектора към резервоара. Това се случва, когато температурата на околната среда падне по-ниска от температурата на охлаждащата течност.
Такива клапани обикновено се използват през нощта и вечер.
Връзката с местата на консумация на топла вода се осъществява с помощта на стандартни смесители. Най-добре се избягват конвенционалните единични кранове. При слънчево време температурата на водата може да достигне 80 ° C - използването на такава вода директно е неудобно. По този начин крановете значително ще спестят топла вода.
Производителността на такъв слънчев бойлер може да бъде подобрена чрез добавяне на допълнителни колекторни секции. Дизайнът ви позволява да монтирате от две до неограничен брой парчета.
Производителността на слънчевата система се увеличава чрез инсталиране на повече слънчеви колектори
Основата на такъв слънчев колектор за отопление и подаване на топла вода е принципът на парниковия ефект и така наречения термосифон ефект. Парниковият ефект се използва при проектирането на нагревателния елемент.
Слънчевите лъчи свободно преминават през прозрачния материал на горната част на колектора и се превръщат в топлинна енергия.
Топлинната енергия е в затворено пространство поради плътността на каналния участък на колектора. Термосифонният ефект се използва в хидравличната система, когато нагретата охлаждаща течност се издига, като същевременно измества охлаждащата течност и я принуждава да се движи в зоната за отопление.
Благодарение на термосифонния ефект, в системата се получава стабилна и непрекъсната естествена циркулация на охлаждащата течност
Производителност на слънчеви колектори
Основният критерий, който влияе върху работата на слънчевите системи, е интензитетът на слънчевата радиация. Количеството потенциално полезна слънчева радиация, възникваща върху определена зона, се нарича инсолация.
Стойността на инсолацията в различни точки на земното кълбо варира в доста широк диапазон. За да определите средните показатели на тази стойност, има специални таблици. Те показват средната стойност на слънчевата инсулация за определен регион.
Данните за слънчевата инсулация в определен регион могат да бъдат получени от специални карти и таблици (+)
В допълнение към стойността на инсолация, площта и материалът на топлообменника също влияят върху работата на системата. Друг фактор, влияещ върху работата на системата, е капацитетът на резервоара за съхранение. Оптималният капацитет на резервоара се изчислява въз основа на площта на колекторните адсорбери.
В случай на плосък колектор това е общата площ на тръбите, които са в колекторната кутия. Тази средна стойност е 75 литра обем на резервоара на м² м² площ на колекторната тръба. Капацитетът на съхранение е вид термична батерия.
Фабрични цени
Лъвският дял от финансовите разходи за изграждането на такава система е в производството на колектори. Това не е изненадващо, дори при индустриалния дизайн на слънчеви системи около 60% от цената пада върху този структурен елемент. Финансовите разходи ще зависят от избора на материал.
Трябва да се отбележи, че такава система не е в състояние да отоплява стаята, тя само ще помогне да се спестят разходи, като помага за загряване на водата в отоплителната система. Предвид доста високите разходи за енергия, които се изразходват за загряване на водата, слънчевият колектор, интегриран в отоплителната система, значително намалява тези разходи.
Слънчевият колектор се интегрира доста просто в системата за отопление и топла вода (+)
За производството му се използват доста прости и достъпни материали. В допълнение, такъв дизайн е напълно нестабилен и не изисква техническа поддръжка. Поддръжката на системата се свежда до периодичен преглед и почистване на колекторното стъкло от замърсяване.
Допълнителна информация за организацията на слънчевото отопление в къщата е представена в тази статия.
Процесът на производство на елементарен слънчев колектор:
Как да сглобяваме и пускаме в експлоатация слънчевата система:
Естествено, самостоятелно направен слънчев колектор няма да може да се конкурира с индустриалните модели. С помощта на импровизирани материали е доста трудно да се постигне високата ефективност, която имат индустриалните дизайни. Но финансовите разходи ще бъдат много по-малко в сравнение с покупката на готови растения.
Независимо от това, домашната слънчева отоплителна система значително ще повиши нивото на комфорт и ще намали цената на енергията, която се генерира от традиционните източници.
Имате опит в изграждането на слънчев колектор? Или имате въпроси относно материала? Моля, споделете информация с нашите читатели. Можете да оставите коментари във формата по-долу.