جامعي الطاقة الشمسية لمنزل خاص بأيديهم. تجميع الطاقة الشمسية DIY

لكن مبدأ تسخين المياه متطابق - تعمل جميع الأجهزة وفق نفس المخطط المطور. في الطقس الجيد ، تبدأ أشعة الشمس في تسخين المبرد. يمر عبر أنابيب رفيعة أنيقة ، يسقط في خزان به سائل. يتم وضع المبرد والأنابيب على كامل السطح الداخلي للخزان. بفضل هذا المبدأ ، يتم تسخين السائل الموجود في الجهاز. في وقت لاحق ، يُسمح باستخدام الماء الساخن لتلبية الاحتياجات المنزلية. وبالتالي ، من الممكن تسخين الغرفة واستخدام السائل الساخن لكابينة الاستحمام كمصدر للمياه الساخنة.

يمكن التحكم في درجة حرارة الماء بواسطة أجهزة استشعار مطورة. إذا كان هناك الكثير من التبريد للسائل ، أقل من المستوى المحدد مسبقًا ، فسيتم تشغيل التدفئة الاحتياطية الخاصة تلقائيًا. يمكن توصيل المجمع الشمسي بغلاية كهربائية أو غازية.

يتم تقديم مخطط التشغيل المناسب لجميع سخانات المياه بالطاقة الشمسية. مثل هذا الجهاز مثالي لتدفئة منزل خاص صغير. حتى الآن ، تم تطوير العديد من الأجهزة: الأجهزة المسطحة والمفرغة والهوائية. مبدأ تشغيل هذه الأجهزة مشابه جدًا. يتم تسخين المبرد الحراري من أشعة الشمس مع مزيد من الطاقة الناتجة. لكن هناك اختلافات كثيرة في العمل.

فيديو حول أنواع مختلفة من مصادر التدفئة البديلة

جامع مسطح

يحدث تسخين المبرد في مثل هذا الجهاز بسبب امتصاص اللوح. إنها لوحة مسطحة من معدن كثيف الحرارة. السطح العلوي للوحة في الظل الداكن لطلاء مطور خصيصًا. يتم لحام أنبوب اعوج في الجزء السفلي من الجهاز.

يعرض هذا المنشور نتائج بحث مكثف قام به المدون سيرجي يوركو. يظهر 3 مجمعات شمسية من صنع السيد بيديه وأكثرها كفاءة هو ما يسمى بمجمع 3 أفلام ، حيث يقوم بتسخين المياه حتى 60 درجة. يوجد فيلم أبسط من 2 ، وهو قادر على جلب الماء حتى 55 درجة. أبسط وأرخص فيلم واحد ، لكنه يوفر تدفئة تصل إلى 35 أو 40 درجة فقط.

تكلفة المتر المربع لهؤلاء الجامعين البدائيين أرخص بنحو ألف مرة من نظائرها في المصانع ، وبالتالي فإن السؤال الذي يطرح نفسه: ما هو الجيد في جامعي العلامات التجارية لدرجة أنهم يكلفون ألف مرة أكثر من تلك البدائية التي يمكن لأي شخص صنعها بمفرده يد في غضون ساعات قليلة ، وإنفاق أموال ضئيلة.

سنقارن بين المجمعات البسيطة ونماذج المصانع باهظة الثمن من حيث الكفاءة والجدوى الاقتصادية والخصائص الأخرى. وبعيدًا عن أن تكون هذه المقارنة دائمًا في صالح أجهزة المصنع. فيديو حول الموضوع: سنصنع أبسط مجمعات الطاقة الشمسية ونرى ما هو قادر على ذلك. سنكتشف أيضًا الحالات التي يكون فيها من المنطقي التخلي عن الحرارة الشمسية الرخيصة من هذه الهياكل البدائية من أجل دفع مئات أو آلاف المرات أكثر تكلفة للحصول على نفس التأثير من أجهزة باهظة الثمن.

يعتمد الاهتمام الشخصي لمؤلف الفيديو بالموضوع على افتراض أن مجمعات الطاقة الشمسية في المصنع هي طريق مسدود تطوري للطاقة الحرارية الشمسية ، حيث أنه ، على سبيل المثال ، انخفض سعر الألواح الشمسية بأكثر من مائة مرة خلال العام. العقود القليلة الماضية والرسم البياني يوضح عملية تخفيض السعر.

تبرز الفكرة أن تطور المجمعات الشمسية قد سار في الاتجاه الخاطئ ، وبالتالي فمن المنطقي العودة إلى أبسط التقنيات.

الفيلم الأسود هو الشيء الوحيد الذي يتكون منه المجمع البدائي ذو الفيلم الواحد ، أي أنه يتم سكب الماء على الفيلم ومن الواضح أنه خلال الشمس ستسخن هذه المياه. يمكن شراؤها من السوق في أي مدينة. اشترى السيد ثلاثة أمتار مربعة مقابل 15 هريفنيا. تكلفة المجمع 15 سنت يورو للمتر المربع.

لكن من المنطقي إضافة طبقة أخرى - فيلم شفاف يغطي سطح الماء الساخن. تزداد درجة حرارة التسخين بشكل كبير حيث يوقف الفيلم الثاني تبخر الماء. يباع في أي سوق دفيئة وبسبب هذه الطبقة الثانية تزداد تكلفة المجمع إلى 35 سنت يورو للمتر المربع.

ولكن هناك أيضًا نسخة من 3 أفلام والفيلم الإضافي شفاف أيضًا ، سيزيد من تكلفة المجمع إلى 55 سنتًا يورو للمتر المربع.


الوظيفة 3 أفلام ، مثل زجاج المجمع المسطح في المصنع ، أي طبقة من الهواء بسمك عدة سنتيمترات تتشكل بين الزجاج والممتص الأسود ، والهواء عازل للحرارة.

كم عدد الأفلام اللازمة لتسخين المياه بشكل جيد؟

أعطت القياسات التجريبية نتائج غير متوقعة ، حيث اتضح أنه في حالتنا هذه ، فإن نتيجة استخدام الفيلم الثالث ليست فعالة كما في حالة المجمّع المسطح في المصنع - تزداد درجة حرارة تسخين المياه ، ولكن فقط ببضع درجات. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لهواة الجمع الثلاثة تصميمات مختلفة. على سبيل المثال ، يتم بيع فيلمين - فيلم بولي إيثيلين شفاف ، في الأسواق على شكل غلاف. يتم سكب الماء في الغلاف ، ويتم لعب دور الفيلم الأسود السفلي من خلال السطح الأسود لسقف مبنى شاهق.


دراسة مماثلة ، ولكن بغلاف مصنوع من فيلم أسود غير شفاف. إذا كان الفيلم الثاني أسود ، فإن الخيار هو الأفضل فقط إذا كان هناك دوران جيد للمياه من خلال النظام. قام المجمع بتسخين 100 لتر من الماء إلى 66 درجة. يمكنك ملاحظة العديد من التعقيدات في التصميم ، بما في ذلك لوح رغوة البوليسترين بسمك 3 سم. لكن التجارب أظهرت أن العزل الحراري تحت المجمع سيزيد من درجة حرارة التسخين ، ولكن ليس بشكل جذري.

أظهرت تجربة في أغسطس مع تسخين المياه عند درجة حرارة الهواء في الظل 35 درجة أن جامع غشاء مع عزل حراري جيد قام بتسخين الماء إلى 63 درجة وفي نفس اللحظة قام جامع آخر بتسخين الماء إلى 57 درجة ، على الرغم من عدم وجود وضع العزل الحراري تحتها وفيلمها الأول على الأرض مباشرة.

وظائف إضافية لمجمع الحدائق الحرفي

من المثير للاهتمام أيضًا ملاحظة أن جامع الفيلم الواحد يؤدي وظيفة جمع مياه الأمطار أثناء هطول الأمطار ، والتي قد تكون ذات صلة ببعض المنازل والمناطق. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لجامع فيلم واحد واثنين من مجمعات الأفلام أن يعملوا كبرج تبريد في الليل ، أي أنهم يأخذون الحرارة من المياه المستخدمة في أنظمة التبريد. يمكن استخدامه في الوضع عندما يدور الماء خلال النهار من خلالها ، والذي يحتاج إلى التسخين. وفي الليل يقوم المجمع بتبريد مياه الخزانات. خلال النهار ، يتم استخدام الماء منهم لاستخراج الحرارة. مما يؤدي إلى تسخينها. ولذا في الليلة التالية يجب تبريده مرة أخرى بواسطة هواة الجمع.

من المثير للاهتمام ملاحظة أن ارتفاع الماء في المجمعات يمكن أن يتجاوز عدة سنتيمترات. كلاهما مجمع للطاقة الشمسية وخزان ماء ساخن. أي أنها تعمل مثل البرميل الأسود المعروف في دش الصيف.

لكن من الواضح أنه بعد اختفاء الشمس ، يبرد الماء الموجود في المجمع. في هذه الحالة ، قد يكون المجمع الذي يحتوي على ثلاث طبقات من الفيلم ، حيث يبرد الماء ببطء ، موضع اهتمام.

على الصورة. تكلفة المجمعات الحرارية في المصنع أغلى بآلاف المرات من تلك التي يتم تقديمها ذاتيًا.

إحصائيات حول قياس كفاءة السخانات الشمسية محلية الصنع والمصنع

في 1 أغسطس ، أجريت تجربة لقياس أداء جامعي فيلمين. خلال يوم مشمس ، قاس درجة حرارة الماء وأدخله في طاولة.

في الجدول التالي ، تفسير النتائج التي تم الحصول عليها ، في العمود هو مقدار الحرارة التي أنتجها المجمع بالفعل.


موصوفة في ملاحظة الصورة كما تم حسابها من قياسات درجة الحرارة. في عمود آخر ، كمية الإشعاع الشمسي التي أصابت المجمع الشمسي. ومن المهم أن نلاحظ أن ذلك يعتمد على زاوية الشمس فوق الأفق ، وبشكل أكثر دقة على جيب هذه الزاوية.

ومن المثير للاهتمام أنه في هذه الفترة الزمنية ، كان إنتاج الحرارة بواسطة المجمع أكبر من كمية الإشعاع الشمسي. لكن لا توجد مفارقة إذا انتبهت إلى اختلاف درجات الحرارة. في هذا الوقت ، كانت درجة حرارة الهواء أعلى من درجة حرارة الماء في المجمع ، وبالتالي تم تسخينه ليس فقط بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي ، ولكن أيضًا بسبب التسخين من الهواء الأكثر دفئًا. ولكن في أوقات أخرى كان الماء بالفعل أكثر دفئًا من الهواء. علاوة على ذلك ، كلما زاد الاختلاف في درجة الحرارة ، زاد تسرب الحرارة من الماء إلى الهواء المحيط. الحرارة الأقل فائدة التي ينتجها المجمع. يمكن الاستنتاج أنه بمجرد أن تصل درجة حرارة الماء إلى حوالي 60 درجة ، فإنه سيتوقف عن التسخين ، لأن تسريبات الحرارة المذكورة ستكون مساوية لتدفق الطاقة الشمسية إلى المجمع.

في العمود الموجود في أقصى اليمين من الجدول ، يتم تسجيل طاقة التسخين المقاسة للمجمع لكل وحدة مساحة ، ويمكن مقارنتها بالعمود مع طاقة التسخين لمتر مربع واحد لمجمع المصنع في نفس الظروف. وصف كيفية حساب القوة. يمتاز المتر المربع من نموذج المصنع بميزة على نفس المنطقة من طراز محلي الصنع فقط عند العمل في درجات حرارة عالية للمياه. وإذا كنت بحاجة إلى تسخين الماء بدرجة حرارة أعلى من 60-70 درجة ، فلن يتمكن مجمع الحرف اليدوية من العمل على الإطلاق. في الوقت نفسه ، ينتج متر مربع واحد من مبادل حراري محلي الصنع حرارة أكثر بشكل ملحوظ من متر مربع واحد من مصنع واحد عندما تكون درجة حرارة الماء أقل من درجة حرارة الهواء المحيط.

يتم شرح النتائج من خلال خصائص الطاقة لمجمع الفيلم 2.

وهذا تقييم لخصائص أنواع أخرى من السخانات البدائية.

الخصائص التقريبية لجامعي الشقة في المصنع الواردة في جواز السفر.

على الإنترنت ، يمكنك العثور على مثل هذه الخصائص لأي علامة تجارية تقريبًا. يوضح الجدول أن المبادل الحراري ذو العلامة التجارية يتمتع بميزة في هذا المعامل ، نظرًا لأنه قادر على العمل في درجات حرارة عالية. ولكن من ناحية أخرى ، فإن المجمّع العصامي يعمل بشكل أفضل من المصنع في حال احتجت إلى تسخين الماء بدرجة حرارة أقل من الهواء. على سبيل المثال ، إذا كنت بحاجة إلى تسخين المياه 10 درجات من بئر تحت الأرض أثناء موجة حر 30 درجة. الحقيقة هي أنه من الأصح أن نطلق على المعامل ليس خسائر الحرارة ، ولكن معامل انتقال الحرارة. نظرًا لأنه إذا كان الماء في المجمع أبرد من الهواء ، فلا يوجد فقدان للحرارة في المجمع ، ولكن على العكس من ذلك ، تدخله حرارة إضافية من الهواء الأكثر دفئًا. يتم تفسير هذا المعامل بطريقة أنه إذا زاد الفرق في درجة الحرارة بين الماء والهواء بمقدار درجة واحدة ، فإن التبادل الحراري من خلال كل متر مربع من المجمع يزيد بمقدار 20 واط.

توضح هذه الخاصية (الكفاءة الضوئية) كفاءة تحويل الإشعاع الشمسي إلى حرارة مفيدة في ظل ظروف عندما تكون درجة حرارة المبرد في المجمع مساوية لدرجة الحرارة المحيطة. توضح الملاحظة سبب امتلاك أبسط المجمعين لهذا المؤشر أفضل قليلاً من تلك الموجودة في المصنع. لكن هذه هي كفاءة المجمع النظيف الجديد ، والجامع البدائي حساس جدًا للأوساخ. يصف النص أدناه مقدار الأوساخ التي تتراكم فيها أثناء الاستخدام.

الأوساخ والفقاعات في مجمعات بسيطة محلية الصنع

* الكثير من الأوساخ المختلفة تدخل إلى مياه جامع 1 فيلم من الخارج. في الأجهزة ذات الأغشية 2 و 3 ، يتم التعبير عن هذه المشكلة في رواسب الغبار على الفيلم العلوي ، وبعد أن يجف المطر أو ماء الندى ، يتم تجميع هذه الأوساخ في مناطق غير شفافة ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من كفاءة المجمع. ولكن من ناحية أخرى ، هناك عدة طرق بسيطة لإزالة هذه الأوساخ بعد المطر.
* كما يسقط الكثير من الأوساخ من الماء على شكل رقائق صغيرة على سطح الماء أو رقائق كبيرة في القاع. يتم تكثيف هذه الترسبات عن طريق تسخين الماء.
* يتراكم أيضًا "طلاء أبيض" (في الجزء العلوي من الفيلم الأول والجزء السفلي من الفيلم الثاني) ، مما يقلل بشكل كبير من الكفاءة. إنها تلتصق بالأفلام بحزم شديد ، أي لا يتم إزالته بواسطة تيار من الماء (ويتم فركه بفرشاة بصعوبة كبيرة وليس تمامًا). ربما يكون هذا هو ترسيب الأملاح من الماء الساخن ، ولعل هذه هي عواقب تحلل الأغشية البلاستيكية.
* يمكن أن يُعزى جزء من الأوساخ الموجودة في المجمع إلى نواتج تحلل البولي إيثيلين بسبب الأشعة فوق البنفسجية وارتفاع درجة الحرارة. عادة ، يتحلل البولي إيثيلين إلى بيروكسيد الهيدروجين والألدهيدات والكيتونات. في الأساس ، هذه غازات أو سوائل شديدة الذوبان في الماء. أولئك. لا يبدو أنها تتساقط.
* تنخفض أيضًا كفاءة المجمع بسبب العدد الكبير من فقاعات الغاز (التي يصل قطرها إلى عدة مليمترات في الجزء العلوي من الطبقة الأولى والسفلية من الفيلم الثاني) ، والتي يتم إطلاقها عند تسخين الماء (عند تسخينها ، تقل قابلية ذوبان الغازات في الماء). من المثير للاهتمام أنه عندما يكون المجمع موجودًا على الأرض ، لا توجد فقاعات عمليًا في فيلمه الأول (لكنها في الجزء السفلي من الفيلم الثاني)
* قد تتكون فقاعات كبيرة تحت الفيلم الثاني ، وكذلك الهواء في الطيات. هذه المناطق ضبابية بسرعة ، وهذا يقلل من الكفاءة.
* عند حواف المجمع ، قد لا يكون الفيلم الثاني مجاورًا للماء: في مثل هذه المناطق ، يرتفع الجزء السفلي من الضباب وبالتالي ينقل الإشعاع الشمسي بشكل سيئ.
* في المجمعات ثلاثية الأفلام ، قد يكون هناك ضباب على الجزء السفلي من الفيلم الثالث. يحدث هذا عندما يتم تثبيت الفيلم الثاني بشكل غير صحيح (بسبب البخار من المجمع يمكن أن يخترق تحت الفيلم الثالث) أو بسبب تلفه. في مثل هذه الحالات ، تحتاج إلى تثبيت الفيلم الثالث بحيث تقوم الرياح بتهوية المسافة بينه وبين الطبقة الثالثة قليلاً.

تلوث مجمعات المياه نتيجة تحلل أغشية البولي إيثيلين

سيكون هذا التحلل ناتجًا عن التأثير المتزامن للأكسجين الجوي والإشعاع الشمسي فوق البنفسجي ودرجة حرارة 50-60 درجة. يتحلل البولي إيثيلين إلى ألدهيدات ، كيتونات ، بيروكسيد الهيدروجين ، إلخ.
عند تسخينها في المجمع لكل 1 متر مكعب. متر مربع من الماء ، ستطلق أغشية البولي إيثيلين حوالي 1 جرام من منتجات التحلل (هناك حوالي 100 جرام من الأفلام الأولى والثانية لكل متر مربع من المجمع ، وأثناء خدمتهم ستطلق ، وفقًا لتقديرات تقريبية للغاية ، حوالي 10 جم من "تحلل المنتجات" وتسخين حوالي 10 متر مكعب من الماء). ولكن ليس من الواضح كم من 1 ملجم / لتر سوف يذهب إلى الماء ، وكم سوف يطير في الغلاف الجوي ، ويتعجل في قاع المجمع وخزان الماء الساخن ، ويذهب إلى هذا "الإزهار الأبيض" (الذي تحدثت عنه حول في النص السابق) ، لن يخرج خارج كتلة البولي إيثيلين
بالإضافة إلى ذلك ، ليس من الواضح التأثير المفيد على تنقية المياه بسبب بقائها وتسخينها في المجمع (وهناك الكثير من الرواسب تتساقط منه) ، وكذلك بسبب بقائها في خزان الماء الساخن. وهكذا ، ووفقًا للتقديرات التقريبية ، فإن 0.1-0.5 ملغم / لتر من منتجات تحلل البولي إيثيلين ستدخل المياه ، والتي سيتم توزيعها على عشرات المواد الكيميائية. المواد بتركيزات 0.001-0.1 مجم لكل لتر من الماء الساخن. نظرًا لأن هذا ليس بعيدًا عن MPC للمواد الضارة ، فإن التشاور مع SES لن يكون ضروريًا. على سبيل المثال ، وفقًا لمعيار GN 2.1.5.689-98 "التركيزات القصوى المسموح بها (MPC) للمواد الكيميائية في مياه المسطحات المائية للشرب المنزلي والاستخدام الثقافي والمنزلي للمياه":
- يوجد حد 13 قطعة. الألدهيدات - MPC من 0.003 مجم / لتر إلى 1 مجم / لتر ، على سبيل المثال ، الفورمالديهايد MPC - 0.05 مجم / لتر ، والمتطلبات الأكثر صرامة للبنزلدهيد - 0.003 مجم / لتر
- MPC لبيروكسيد الهيدروجين - 0.1 مجم / لتر
- 3 قطع. تحتوي الكيتونات الغريبة أيضًا على حدود MPC 0.1-1.0 مجم / لتر

الاستنتاجات:

1) إذا كان الماء "راكدًا" في المجمعات ، فإن تركيز "نواتج التحلل" فيه سيكون أكبر بعدة مرات أو عشرات المرات. قد يكون من الأفضل التخلص من الماء.
2) من المستحسن استخدام أغشية أرق (سوف تعطي "نواتج تحلل" أقل).
3) يفضل أن تكون الأفلام مستقرة قدر الإمكان. على سبيل المثال ، الدفيئة مفضلة على البولي إيثيلين العادي (غير الملون) ، فهي مستقرة ضد التعرض للأشعة فوق البنفسجية. مثال آخر: يتحلل البولي إيثيلين عالي الكثافة بشكل أبطأ بسبب ارتفاع درجة الحرارة عن البولي إيثيلين منخفض الكثافة.
4) يفضل أن تكون نسبة مساحة المجمعات لاحتياجات الجسم (في الماء الساخن) صغيرة قدر الإمكان. أي ، على سبيل المثال ، بمتطلبات يومية تبلغ 10 أمتار مكعبة. متر من الماء الساخن ، محطة بمساحة 50 مترًا مربعًا. جامعي يعطي التلوث (تركيز المواد الضارة) للمياه أقل بعشر مرات من محطة بمساحة 500 متر مربع. المجمعات ، بما في ذلك بسبب انخفاض درجة حرارة تسخين المياه بواسطة المجمعات ، مما يقلل من معدل تحلل البولي إيثيلين.
5) إذا كان الفيلم الثاني من المجمعات أسود (وليس شفافًا) ، فيجب أن يكون تلوث المياه أقل عدة مرات (نظرًا لأن الأشعة فوق البنفسجية تخترق الطبقة العليا من الفيلم الثاني فقط).
6) يمكنك التفكير في مثل هذا الخيار لتشغيل محطة شمسية عند تسخين المجمعات
خدمة المياه ، والتي تقوم بعد ذلك بنقل حرارتها من خلال مبادل حراري لتنظيف مياه DHW.

ما الأفضل استخدام غشاء لتجميع الحرارة الشمسية - أسود أم شفاف؟

يتم تقليل الكفاءة البصرية بشكل ملحوظ بسبب فقاعات الهواء وتعفير الطبقة الثانية من فيلم المجمع. هذا يرجع إلى حقيقة أن كفاءة الجهاز الذي يتم تشغيله فعليًا على مدار فترة التشغيل بأكملها ستكون عدة عشرات في المائة أقل. لذلك ، ليس من المنطقي السعي للحصول على أفلام باهظة الثمن ذات متانة كبيرة ، لأنه بعد بضعة أشهر من التشغيل ، سوف تتراكم الكثير من الأوساخ التي سترغب الأفلام في استبدالها. نظرًا لمثل هذه المشكلات مع مجموعة متنوعة من الأوساخ ، فإننا نميل إلى الاعتقاد بأن الفيلم الثاني يجب أن يظل معتمًا ، ولكنه أسود.

يحتوي هذا المجمع على فيلم أسود ولا يوجد انخفاض كبير في الكفاءة بسبب الأوساخ. لكن لديه مشكلة - الشمس تسخن فقط الطبقة العليا الرقيقة من الماء. ومع ذلك ، هناك العديد من الخيارات لحل المشكلة ، والتي سيتم الحصول عليها بعد البحث.

من المهم أن تضع في اعتبارك أن الرياح تزيد من معامل فقد الحرارة للمجمعات البدائية ، وفي حالة الفيلم الفردي ، يمكن أن يكون تأثير الرياح هذا جذريًا ، نظرًا لأن فقدان الحرارة من المجمع يزداد بسبب تبخر الماء ويمكن أن يصل لدرجة أنه حتى في يوم مشمس تمامًا ، ولكن مع الرياح القوية والرطوبة المنخفضة ، فإن فيلمًا واحدًا سيكون قادرًا على تسخين الماء بضع درجات فقط فوق درجة الحرارة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب زيادة المعامل k1 بعدة عشرات في المائة إذا لم يكن هناك عزل حراري تحت المجمع وكان يقع مباشرة على الأرض ، على سطح السطح ، إلخ.

تقارن السلسلة 2 من هذا الفيلم بين البدائية ومشعبات المصنع حول مواضيع العمل الشتوي ، وسهولة الاتصال ، والجدوى الاقتصادية ، والتطبيقات في الممارسة العملية.

الجزء الثاني (عن العمل في الشتاء)

3 ، 4 سلسلة (صيانة)

- تجربة صب الماء في غلاف فيلم بولي إيثيلين:

ظهرت مجمعات الطاقة الشمسية المختلفة في السوق لفترة طويلة. هذه هي الأجهزة التي تستخدم الطاقة الشمسية لتسخين المياه للاحتياجات المنزلية. لكن التكلفة العالية تمنعهم من اكتساب شعبية بين المستخدمين ، فهذه مشكلة جميع مصادر الطاقة البديلة. على سبيل المثال ، التكلفة الإجمالية لاقتناء وتركيب مصنع لتلبية احتياجات عائلة متوسطة سيكون 5000 دولار. ولكن هناك طريقة للخروج: يمكنك صنع مجمّع شمسي بيديك من مواد ميسورة التكلفة. سيتم وصف كيفية تنفيذ ذلك في هذه المادة.

كيف يعمل المجمع الشمسي؟

يعتمد مبدأ تشغيل المجمع على امتصاص (امتصاص) الطاقة الحرارية للشمس بواسطة جهاز استقبال خاص ونقلها بأقل خسائر إلى المبرد. تستخدم الأنابيب النحاسية أو الزجاجية المطلية باللون الأسود كجهاز استقبال.

بعد كل شيء ، من المعروف أن الأجسام ذات اللون الداكن أو الأسود تمتصها الحرارة بشكل أفضل. غالبًا ما يكون المبرد ماء وأحيانًا هواء. حسب التصميم ، فإن مجمعات الطاقة الشمسية للتدفئة المنزلية وإمدادات المياه الساخنة هي من الأنواع التالية:

• هواء؛
• مسطح الماء
• فراغ الماء.

من بين أمور أخرى ، يتميز مجمع الهواء الشمسي بتصميمه البسيط ، وبالتالي بأقل سعر. إنها لوحة - جهاز استقبال للإشعاع الشمسي مصنوع من المعدن ، محاط بعلبة مختومة. يتم توفير الصفيحة الفولاذية لتحسين نقل الحرارة بأضلاع على الجانب الخلفي ويتم وضعها في الأسفل مع عزل حراري. يتم تثبيت الزجاج الشفاف من الأمام ، وعلى جوانب العلبة توجد فتحات ذات حواف لتوصيل مجاري الهواء أو الألواح الأخرى ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي:

يمر الهواء الذي يدخل من الفتحة على جانب واحد بين الزعانف الفولاذية ، وبعد تلقي الحرارة منها ، يخرج من الجانب الآخر.

يجب أن أقول أن تركيب مجمعات الطاقة الشمسية مع تسخين الهواء له خصائصه الخاصة. بسبب كفاءتها المنخفضة ، من الضروري استخدام العديد من اللوحات المتشابهة مجتمعة في بطارية لتدفئة المكان. بالإضافة إلى ذلك ، ستحتاج بالتأكيد إلى مروحة ، لأن الهواء الساخن من المجمعات الموجودة على السطح لن ينزل من تلقاء نفسه. يظهر الرسم البياني لنظام الهواء في الشكل أدناه:

يسمح لك الجهاز البسيط ومبدأ التشغيل بتصنيع مجمعات من النوع الهوائي بيديك. لكن الأمر سيستغرق الكثير من المواد للعديد من المجمعين ، ولن يعمل حتى الآن تسخين المياه بمساعدتهم. لهذه الأسباب ، يفضل الحرفيون في المنزل التعامل مع سخانات المياه.

تصميم جامع مسطح

من أجل التصنيع الذاتي الأكثر أهمية هي مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة المصممة لتسخين المياه. يتم وضع مستقبل الحرارة في علبة مستطيلة من المعدن أو سبائك الألومنيوم - لوحة بها ملف أنبوب نحاسي مضغوط فيه. جهاز الاستقبال مصنوع من الألومنيوم أو النحاس المطلي بطبقة امتصاص سوداء. كما في الإصدار السابق ، يتم فصل الجزء السفلي من اللوحة عن الجزء السفلي بطبقة من مادة عازلة للحرارة ، ويتم لعب دور الغطاء بواسطة زجاج متين أو بولي كربونات. يوضح الشكل أدناه جهاز تجميع الطاقة الشمسية:

يمتص اللوح الأسود الحرارة وينقلها إلى المبرد المتحرك عبر الأنابيب (الماء أو مضاد التجمد). يؤدي الزجاج وظيفتين: فهو يمرر الإشعاع الشمسي إلى المبادل الحراري ويعمل كحماية ضد التهطال والرياح ، مما يقلل من أداء السخان. يتم إجراء جميع الوصلات بإحكام حتى لا يدخل الغبار إلى الداخل ولا يفقد الزجاج الشفافية. مرة أخرى ، لا ينبغي تنفيس حرارة أشعة الشمس عن طريق الهواء الخارجي من خلال الشقوق ، فالتشغيل الفعال للمجمع الشمسي يعتمد على ذلك.

هذا النوع هو الأكثر شيوعًا بين المشترين بسبب النسبة المثلى للجودة السعرية ، وبين الحرفيين المنزليين بسبب التصميم البسيط نسبيًا. ولكن يمكن استخدام هذا المجمع للتدفئة فقط في المناطق الجنوبية ، مع انخفاض درجة الحرارة الخارجية ، ينخفض ​​أداءه بشكل كبير بسبب فقدان الحرارة المرتفع من خلال السكن.

جهاز تجميع الفراغ

نوع آخر من سخانات المياه بالطاقة الشمسية يتم تصنيعها باستخدام التقنيات الحديثة والحلول التقنية المتقدمة ، وبالتالي فهي تنتمي إلى فئة الأسعار المرتفعة. يوجد حلان من هذا القبيل في المجمع:

• العزل الحراري بالفراغ
• استخدام طاقة تبخير وتكثيف مادة تغلي عند درجة حرارة منخفضة.

الخيار المثالي لحماية ممتص المجمع من فقدان الحرارة هو وضعه في فراغ. يتم وضع أنبوب نحاسي مملوء بمادة التبريد ومغطى بطبقة ماصة داخل دورق زجاجي متين ، ويتم تفريغ الهواء من الفراغ بينهما. تدخل أطراف الأنبوب النحاسي الأنبوب الذي يتدفق من خلاله المبرد. ما يحدث: المبرد يغلي تحت تأثير أشعة الشمس ويتحول إلى بخار ، ويرتفع إلى أعلى الأنبوب ، ومن ملامسته لسائل التبريد عبر جدار رقيق ، يتحول مرة أخرى إلى سائل. يظهر مخطط عمل المجمع أدناه:

الحيلة هي أنه في عملية التحول إلى بخار ، تمتص المادة طاقة حرارية أكثر بكثير مما كانت عليه أثناء التسخين التقليدي. تكون الحرارة النوعية لتبخير أي سائل أعلى من سعته الحرارية المحددة ، وبالتالي فإن مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية فعالة للغاية. بالتكثيف في أنبوب به ناقل حراري متدفق ، ينقل المبرد كل الحرارة إليه ، ويتدفق لأسفل للحصول على جزء جديد من طاقة الشمس.

بفضل تصميمها ، لا تخشى السخانات الفراغية درجات الحرارة المنخفضة وتظل تعمل حتى في الصقيع ، وبالتالي يمكن استخدامها في المناطق الشمالية. تكون شدة تسخين المياه في هذه الحالة أقل مما كانت عليه في الصيف ، لأنه في الشتاء تأتي حرارة أقل من الشمس إلى الأرض ، وغالبًا ما تتداخل الغيوم. من الواضح أنه من غير الواقعي ببساطة صنع دورق زجاجي بهواء مفرغ في المنزل.

ملحوظة.توجد أنابيب مفرغة للمجمع مملوءة مباشرة بسائل التبريد. عيبهم هو الاتصال التسلسلي ؛ إذا فشل أحد القارورة ، فسيتعين تغيير سخان المياه بالكامل.

كيف تصنع مجمع الطاقة الشمسية؟

قبل البدء في العمل ، يجب أن تقرر أبعاد سخان المياه في المستقبل. ليس من السهل إجراء حساب دقيق لمنطقة التبادل الحراري ، فالكثير يعتمد على شدة الإشعاع الشمسي في منطقة معينة ، وموقع المنزل ، ومادة دائرة التدفئة ، وما إلى ذلك. سيكون من الصحيح القول أنه كلما كان المجمع الحراري أكبر ، كان ذلك أفضل. ومع ذلك ، من المحتمل أن تكون أبعادها محدودة بالمكان الذي تم التخطيط لتركيبه فيه. لذا ، يجب أن ننطلق من منطقة هذا المكان.

من الأسهل صنع الجسم من الخشب ، ووضع طبقة من الرغوة أو الصوف المعدني في الأسفل. لهذا الغرض أيضًا ، من الملائم استخدام أغطية النوافذ الخشبية القديمة ، حيث تم الحفاظ على زجاج واحد على الأقل. يعد اختيار المواد لمستقبل الحرارة واسعًا بشكل غير متوقع ، ولا يستخدمه الحرفيون لتجميع المجمع. فيما يلي قائمة بالخيارات الشائعة:

• أنابيب نحاسية رقيقة الجدران
• أنابيب بوليمر مختلفة بجدران رفيعة ويفضل أن تكون سوداء. مناسب تمامًا لأنبوب البولي إيثيلين PEX للسباكة ؛
• أنابيب الألمنيوم. صحيح أن توصيلها أصعب من توصيلها بالنحاس ؛
• مشعات لوحة الصلب
• خرطوم الحديقة السوداء.

ملحوظة.بالإضافة إلى تلك المدرجة ، هناك العديد من الإصدارات الغريبة. على سبيل المثال ، مجمع الهواء الشمسي من علب البيرة أو الزجاجات البلاستيكية. هذه النماذج أصلية ، لكنها تتطلب استثمارًا كبيرًا للعمالة بعائد مشكوك فيه.

في حالة خشبية مجمعة أو وشاح نافذة قديم مع قاع متصل وعازل مثبت ، يجب وضع لوح معدني يغطي كامل مساحة السخان المستقبلي. إنه لأمر جيد أن يكون هناك لوح من الألومنيوم ، لكن الصلب الرقيق سيعمل أيضًا. يجب أن تكون مطلية باللون الأسود ، ثم توضع الأنابيب على شكل ملف.

بدون شك ، من الأفضل أن يكون جامع تسخين المياه مصنوعًا من أنابيب نحاسية ، فهي تنقل الحرارة بشكل مثالي وستستمر لسنوات عديدة. يتم ربط الملف بإحكام بالشاشة المعدنية بأقواس أو بأي طريقة أخرى متاحة ، 2 تركيبات لإمداد المياه يتم إحضارها.

نظرًا لأن هذا جامع مسطح وليس فراغًا ، يجب إغلاق جهاز امتصاص الحرارة من الأعلى بهيكل شفاف - زجاج أو بولي كربونات. هذا الأخير أسهل في المعالجة وأكثر موثوقية في التشغيل ، ولن ينفصل عن ضربات البَرَد.

بعد التجميع ، يجب تركيب المجمع الشمسي في مكانه وتوصيله بخزان تخزين المياه. عندما تسمح ظروف التركيب ، من الممكن تنظيم دوران طبيعي للمياه بين الخزان والسخان ، وإلا فسيتم تضمين مضخة الدوران في النظام.

خاتمة

يعد تدفئة منزلك باستخدام مجمعات الطاقة الشمسية DIY فرصة جذابة للعديد من مالكي المنازل. هذا الخيار متاح أكثر لسكان المناطق الجنوبية ، عليهم فقط ملء النظام بمضاد التجمد وعزل الجسم بشكل صحيح. في الشمال ، سيساعد مجمّع محلي الصنع في تسخين المياه لتلبية الاحتياجات المنزلية ، لكنه لن يكون كافيًا لتدفئة المنزل. الجو بارد وقصير ساعات النهار.

مصادر الطاقة. ستكون الطاقة الشمسية المجانية قادرة على توفير الماء الدافئ للاحتياجات المنزلية على الأقل 6-7 أشهر في السنة. وفي الأشهر المتبقية - يساعد أيضًا نظام التدفئة.

ولكن الأهم من ذلك ، يمكن صنع مجمّع شمسي بسيط (على عكس ، على سبيل المثال ، من) بشكل مستقل. للقيام بذلك ، ستحتاج إلى مواد وأدوات يمكن شراؤها من معظم متاجر الأجهزة. في بعض الحالات ، يكفي ما هو موجود في المرآب العادي.

تم استخدام تقنية تجميع السخان الشمسي الموضحة أدناه في المشروع "أشعل الشمس - عش بشكل مريح". تم تطويره خصيصًا للمشروع من قبل شركة ألمانية دعوى قضائية ضد شريك الطاقة الشمسية، التي تعمل باحتراف في بيع وتركيب وخدمة مجمعات الطاقة الشمسية والأنظمة الكهروضوئية.

الفكرة الرئيسية هي أن كل شيء يجب أن يكون رخيصًا ومبهجًا. لتصنيع المجمع ، يتم استخدام مواد بسيطة وشائعة إلى حد ما ، لكن كفاءتها مقبولة تمامًا. إنه أقل من طرازات المصانع ، لكن الفرق في السعر يعوض تمامًا عن هذا النقص.

تمر أشعة الشمس عبر الزجاج وتسخن المجمع ، بينما يمنع التزجيج الحرارة من الهروب. يعيق الزجاج أيضًا حركة الهواء في جهاز الامتصاص ؛ فبدون ذلك ، سيفقد المجمع الحرارة بسرعة بسبب الرياح أو المطر أو الثلج أو درجات الحرارة الخارجية المنخفضة.

يجب معالجة الإطار بمطهر وطلاء للاستخدام الخارجي.

يتم عمل ثقوب من خلال الغلاف لتزويد البرودة وإزالة السائل الساخن من المجمع.

الماص نفسه مطلي بطبقة مقاومة للحرارة. تبدأ الدهانات السوداء التقليدية عند درجات الحرارة العالية في التقشر أو التبخر ، مما يؤدي إلى تعتيم الزجاج. يجب أن يجف الطلاء تمامًا قبل ضبط الغطاء الزجاجي (لمنع التكثف).

يتم وضع سخان تحت الامتصاص. الصوف المعدني الأكثر استخدامًا. الشيء الرئيسي هو أنه يمكن أن يتحمل درجات حرارة عالية إلى حد ما خلال فصل الصيف (في بعض الأحيان أكثر من 200 درجة).

من الأسفل ، يتم تغطية الإطار بألواح OSB ، والخشب الرقائقي ، والألواح ، إلخ. الشرط الرئيسي لهذه المرحلة هو التأكد من أن الجزء السفلي من المجمع محمي بشكل موثوق من دخول الرطوبة إلى الداخل.

لإصلاح الزجاج في الإطار ، يتم عمل أخاديد أو تثبيت شرائط داخل الإطار. عند حساب أبعاد الإطار ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه عندما يتغير الطقس (درجة الحرارة ، الرطوبة) خلال العام ، سيتغير تكوينه قليلاً. لذلك ، يتم ترك بضعة ملليمترات من الهامش على كل جانب من الإطار.

يتم توصيل ختم النافذة المطاطي (على شكل D أو E) بالأخدود أو الشريط. يتم وضع الزجاج عليه ، حيث يتم تطبيق مانع التسرب بنفس الطريقة. من الأعلى ، يتم إصلاح كل هذا بالقصدير المجلفن. وبالتالي ، يتم تثبيت الزجاج بإحكام في الإطار ، ويحمي الختم الممتص من البرودة والرطوبة ، ولن يتضرر الزجاج عندما "يتنفس" الإطار الخشبي.

يتم عزل الوصلات بين ألواح الزجاج بمادة مانعة للتسرب أو سيليكون.

لتنظيم التدفئة الشمسية في المنزل ، تحتاج إلى خزان. يتم هنا تخزين الماء الذي يتم تسخينه بواسطة المجمع ، لذلك يجب أن تهتم بالعزل الحراري.

كخزان يمكنك استخدام:

• غلايات كهربائية غير عاملة
• اسطوانات غاز مختلفة
• براميل للاستخدام الغذائي

الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره هو أنه سيتم إنشاء الضغط في خزان مغلق اعتمادًا على ضغط نظام السباكة الذي سيتم توصيله به. ليست كل حاوية قادرة على تحمل ضغط العديد من الأجواء.

يتم عمل ثقوب في الخزان لمدخل ومخرج المبادل الحراري ، ومدخل الماء البارد ، ومدخل الماء الساخن.

يحتوي الخزان على مبادل حراري حلزوني. بالنسبة لها ، يتم استخدام النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو البلاستيك. سيرتفع الماء المسخن من خلال المبادل الحراري ، لذا يجب وضعه في قاع الخزان.

يتم توصيل المجمع بالخزان باستخدام أنابيب (على سبيل المثال ، معدن - بلاستيك أو بلاستيك) يتم سحبها من المجمع إلى الخزان من خلال المبادل الحراري والعودة إلى المجمع. من المهم للغاية هنا منع تسرب الحرارة: يجب أن يكون المسار من الخزان إلى المستهلك قصيرًا قدر الإمكان ، ويجب أن تكون الأنابيب معزولة جيدًا.

يعتبر خزان التمدد عنصرًا مهمًا جدًا في النظام. إنه خزان مفتوح يقع في أعلى نقطة في دائرة دوران السوائل. بالنسبة لخزان التمدد ، يمكنك استخدام كل من الحاويات المعدنية والبلاستيكية. بمساعدتها ، يتم التحكم في الضغط في المشعب (نظرًا لحقيقة أن السائل يتمدد من التسخين ، يمكن أن تتكسر الأنابيب). لتقليل فقد الحرارة ، يجب أيضًا عزل الخزان. إذا كان الهواء موجودًا في النظام ، فيمكنه أيضًا الخروج من الخزان. من خلال خزان التمدد ، يتم تعبئة المجمع أيضًا بالسائل.

إن صنع أنابيب مفرغة لتجميع الطاقة الشمسية بيديك أمر واقعي تمامًا. بالطبع ، سوف يستغرق الأمر بعض الوقت. لكن لا يوجد شيء صعب في هذا.

في هذه المقالة ، سوف نوضح لك كيفية صنع أنبوب لمجمع شمسي تفريغ. من السهل العثور على جميع المستلزمات والأدوات الخاصة بذلك. كل ما تحتاجه هو شراء دورق زجاجي لأنبوب مفرغ.

صنع قلب نحاسي

من أجل صنع اللب الذي سيكون موجودًا فيه ، ستحتاج إلى أنبوب نحاسي عادي لتكييف الهواء. قطرها الأمثل 10 ملم. سمك الجدار بهذا القطر 3.5 مم.

يجب تحديد الطول وفقًا لعمق الدورق الزجاجي بحيث لا يصل الأنبوب إلى قاعه بمقدار 4-5 سم ، أضف إلى الطول الإجمالي العمق الذي سيدخل إليه الأنبوب جسم المجمع (انظر الشكل).

بعد قطع الأنبوب ، تحتاج إلى عمل الخزان العلوي. للقيام بذلك ، تحتاج إلى أداة خاصة للحرق. مع ذلك ، تحتاج إلى توسيع الأنبوب إلى قطر داخلي من 20 إلى 22 ملم. إذا كان أقل ، فسيكون انتقال الحرارة أسوأ. عندما يكون سمك الجدار صغيرًا ، فقد يتشقق.

إذا كان لديك الجزء العلوي من فراغ المشعب - قم بقياس قطر الثقوب. اجعل التوهج بحيث يغطي التمدد الفتحة تمامًا ولا يتدفق الماء أو المبرد خارج المجمع.

طلاء انتقائي

في معظم الحالات ، تُباع القوارير الزجاجية للأنابيب المفرغة مطلية مسبقًا. إذا لم يكن كذلك ، فسيتعين عليك تطبيقه بنفسك. ليس من المنطقي عمل أي حلول وخلائط محلية الصنع ، فهي غير فعالة. أصبح من السهل الآن العثور على دهانات انتقائية لمجمعات الطاقة الشمسية. الشركة الرائدة في السوق هي Iliolac (Iliolac).

يمكنك فقط صب الطلاء في القارورة وترطيب جميع الجدران ، لكن هذا سيكون بمثابة تكلفة كبيرة. من الأفضل أن تأخذ عصا طويلة أو دبوسًا ، يتم لف نهايته بقطعة قماش. عند الرسم ، حاول تجنب ظهور "السكتات الدماغية" ، إلخ.

قبل الطلاء ، اغسل الجزء الداخلي من القارورة بمنظف ، وجفف ، وأزل الشحوم واتركه يجف.

صب البروبيلين غليكول

للتشغيل العادي للأنبوب المتشعب الفراغي ، من الضروري ملء قلب النحاس بالبروبيلين غليكول بمقدار الثلث. يمكنك حساب حجمه باستخدام الصيغة التالية:

الخامس =د xد xح / 4

في الصيغة:

• V هو الحجم المطلوب من البروبيلين جليكول بالملليلتر ؛
• D هو القطر الداخلي للأنبوب بالسنتيمتر ؛
• H هو الطول الإجمالي للأنبوب.

بعد صب البروبيلين جليكول ، قم بتدوير الجزء العلوي من الامتداد إلى الحد الأقصى بحيث يبقى ثقب من الحد الأدنى للقطر. ثم جندى.

كعب

إذا لم يكن من الممكن شراء مقابس جاهزة ، فسيتعين عليك صنع مقابسك الخاصة. أي بوليمر بنقطة انصهار أعلى من 150 درجة مناسب لهذا الغرض. مثال على ذلك البولي يوريثين.