Sonnenkollektoren für ein Privathaus mit eigenen Händen. Solarkollektor selber bauen

Das Prinzip der Warmwasserbereitung ist jedoch identisch - alle geräte arbeiten nach dem gleichen entwickelten schema. Bei gutem Wetter beginnen die Sonnenstrahlen, das Kühlmittel zu erwärmen. Es geht durch dünne, elegante Rohre und fällt in einen Tank mit Flüssigkeit. Das Kühlmittel und die Rohre werden über die gesamte Innenfläche des Tanks gelegt. Dank dieses Prinzips wird die Flüssigkeit im Gerät erhitzt. Später darf erwärmtes Wasser für den häuslichen Bedarf verwendet werden. So ist es möglich, den Raum zu heizen, die erwärmte Flüssigkeit für Duschkabinen als Warmwasserversorgung zu nutzen.

Die Wassertemperatur kann durch entwickelte Sensoren kontrolliert werden. Wenn die Flüssigkeit zu stark unter ein vorgegebenes Niveau abkühlt, schaltet sich automatisch eine spezielle Reserveheizung ein. Der Sonnenkollektor kann an einen Elektro- oder Gaskessel angeschlossen werden.

Das für alle Solarwarmwasserbereiter geeignete Betriebsschema wird vorgestellt. Ein solches Gerät eignet sich perfekt zum Heizen eines kleinen Privathauses. Bis heute wurden mehrere Geräte entwickelt: Flach-, Vakuum- und Luftgeräte. Das Funktionsprinzip solcher Geräte ist sehr ähnlich. Durch die Sonneneinstrahlung wird der Wärmeträger mit weiterer Energieabgabe erwärmt. Aber es gibt viele Unterschiede bei der Arbeit.

Video über verschiedene Arten alternativer Heizquellen

flacher Kollektor

Die Erwärmung des Kühlmittels in einem solchen Gerät erfolgt durch den Plattenabsorber. Es ist eine flache Platte aus wärmeintensivem Metall. Die Oberseite der Platte in einem dunklen Farbton einer speziell entwickelten Farbe. Ein Serpentinenrohr ist an der Unterseite des Geräts angeschweißt.

Diese Publikation präsentiert die Ergebnisse umfangreicher Recherchen des Bloggers Sergey Yurko. Gezeigt werden 3 Sonnenkollektoren, die der Meister mit seinen eigenen Händen hergestellt hat, und der effizienteste von ihnen ist der sogenannte 3-Folien-Kollektor, er erwärmt Wasser auf 60 Grad. Es gibt einen einfacheren 2-Film, der Wasser auf 55 Grad bringen kann. Der einfachste und billigste 1-Film, der jedoch nur eine Erwärmung auf 35 oder 40 Grad ermöglicht.

Die Kosten für einen Quadratmeter dieser primitiven Kollektoren sind etwa tausendmal billiger als Fabrikanaloga, und daher stellt sich die Frage: Was ist so gut an Markenkollektoren, dass sie tausendmal mehr kosten als primitive Kollektoren, die jeder mit seinen eigenen machen kann Hände in ein paar Stunden und geben mageres Geld aus.

Wir vergleichen einfache Kollektoren mit teuren Fabrikmodellen in Bezug auf Effizienz, Wirtschaftlichkeit und andere Eigenschaften. Und dieser Vergleich fällt längst nicht immer zugunsten von Werksgeräten aus. Ein Video zum Thema: Wir werden die einfachsten Sonnenkollektoren bauen und sehen, was sie können. Wir werden auch herausfinden, in welchen Fällen es sinnvoll ist, auf billige Solarwärme aus diesen primitiven Strukturen zu verzichten, um hundert- oder tausendmal teurer zu bezahlen, um die gleiche Wirkung von teureren Geräten zu erhalten.

Das persönliche Interesse des Autors des Videos an dem Thema beruht auf der Annahme, dass Fabriksonnenkollektoren eine evolutionäre Sackgasse für die Solarthermie darstellen, da beispielsweise Solarpanels im Vergleich zum Vorjahr um mehr als das Hundertfache im Preis gefallen sind vergangenen Jahrzehnten und die Grafik zeigt den Prozess der Preissenkung.

Es entsteht die Idee, dass die Evolution der Solarkollektoren in die falsche Richtung gegangen ist und es daher sinnvoll ist, zu den einfachsten Technologien zurückzukehren.

Der schwarze Film ist das einzige, woraus der 1-Film-Primitivkollektor besteht, dh Wasser wird auf den Film gegossen und es ist offensichtlich, dass sich dieses Wasser während der Sonne erwärmt. Es kann auf dem Markt in jeder Stadt gekauft werden. Der Master hat drei Quadratmeter für 15 Griwna gekauft. Die Kosten für den Kollektor betragen 15 Cent pro Quadratmeter.

Es ist jedoch sinnvoll, noch einen hinzuzufügen - einen transparenten Film, der die Oberfläche des erhitzten Wassers bedeckt. Die Heiztemperatur steigt drastisch an, da der zweite Film das Verdampfen des Wassers stoppt. Es wird in jedem Gewächshausbasar verkauft und wegen dieser zweiten Schicht steigen die Kosten für den Kollektor auf 35 Cent pro Quadratmeter.

Aber es gibt auch eine 3-Folien-Version und die zusätzliche Folie ist auch transparent, das erhöht die Kosten für den Sammler auf 55 Cent pro Quadratmeter.


Funktion 3 Folien, wie das Glas eines Fabrik-Flachkollektors, das heißt, zwischen dem Glas und dem schwarzen Absorber bildet sich eine mehrere Zentimeter dicke Luftschicht, die Luft ist ein Wärmeisolator.

Wie viele Folien braucht man für eine gute Warmwasserbereitung?

Experimentelle Messungen ergaben unerwartete Ergebnisse, da sich herausstellte, dass in unserem Fall das Ergebnis der Verwendung der dritten Folie nicht so effektiv ist wie im Fall eines Fabrikflachkollektors - die Wassererwärmungstemperatur steigt, aber nur um wenige Grad. Außerdem können unsere drei Kollektoren unterschiedliche Designs haben. Zum Beispiel wird 2 Film - ein transparenter Polyethylenfilm - auf den Basaren in Form einer Hülle verkauft. Wasser wird in die Hülse gegossen, und die Rolle des unteren schwarzen Films spielt die schwarze Oberfläche des Daches eines Hochhauses.


Eine ähnliche Studie, aber mit einer Hülle aus nicht transparenter, sondern schwarzer Folie. Wenn der zweite Film schwarz ist, ist die Option nur dann vorzuziehen, wenn eine gute Wasserzirkulation durch das System vorhanden ist. Der Kollektor erhitzte 100 Liter Wasser auf 66 Grad. Sie können mehrere Designkomplikationen feststellen, darunter eine 3 cm dicke Polystyrolschaumplatte. Experimente haben jedoch gezeigt, dass die Wärmedämmung unter dem Kollektor die Heiztemperatur erhöht, jedoch nicht radikal.

Ein Experiment im August mit Wassererwärmung bei einer Lufttemperatur im Schatten von 35 Grad zeigte, dass ein Folienkollektor mit guter Wärmedämmung das Wasser auf 63 Grad erwärmte und im gleichen Moment ein anderer Kollektor das Wasser auf 57 Grad erwärmte, obwohl es keine gab Wärmedämmung darunter und ihre erste Folie lag direkt auf dem Boden.

Zusatzfunktionen des handwerklichen Gartensammlers

Interessant ist auch, dass ein Einzelfoliensammler die Funktion des Sammelns von Regenwasser bei Regen übernimmt, was für einige Häuser und Gebiete relevant sein kann. Darüber hinaus können 1 Film und 2 Filmkollektoren nachts als Kühlturm fungieren, dh sie entziehen dem Wasser, das für Kühlsysteme verwendet wird, Wärme. Es kann in dem Modus verwendet werden, in dem tagsüber Wasser durch sie zirkuliert, das erwärmt werden muss. und nachts kühlt der Kollektor das Wasser der Tanks. Tagsüber wird das Wasser aus ihnen zur Wärmeentnahme verwendet. wodurch es sich aufheizt. und so muss es in der nächsten nacht wieder durch kollektoren gekühlt werden.

Interessanterweise kann die Wasserhöhe in den Kollektoren mehrere Zentimeter überschreiten. Sie sind sowohl Sonnenkollektoren als auch ein Warmwasserspeicher. Das heißt, sie wirken wie das bekannte schwarze Fass bei einem Sommerschauer.

Aber es ist offensichtlich, dass nach dem Verschwinden der Sonne das Wasser im Kollektor abkühlt. Für diesen Fall könnte ein Kollektor mit drei Folienschichten interessant sein, in dem das Wasser langsam abkühlt.

Auf dem Foto. Die Kosten für werkseitige Wärmekollektoren sind tausendmal höher als die der vorgestellten selbst hergestellten.

Statistiken zur Messung der Effizienz von hausgemachten und werkseitigen Solarheizungen

Am 1. August führte ich ein Experiment durch, um die Leistung von 2 Filmsammlern zu messen. An einem sonnigen Tag maß er die Wassertemperatur und trug sie in eine Tabelle ein.

In der folgenden Tabelle, der Interpretation der erhaltenen Ergebnisse, steht in der Spalte die Wärmemenge, die der Kollektor tatsächlich produziert hat.


In der Fotonotiz beschrieben, wie aus Temperaturmessungen berechnet. In einer anderen Spalte die Menge an Sonnenstrahlung, die auf den Sonnenkollektor trifft. und es ist wichtig zu beachten, dass es vom Winkel der Sonne über dem Horizont abhängt, genauer gesagt vom Sinus dieses Winkels.

Interessanterweise war in diesem Zeitraum die Wärmeproduktion des Kollektors größer als die Sonneneinstrahlung. aber es gibt kein Paradoxon, wenn man auf den Temperaturunterschied achtet. Zu diesem Zeitpunkt war die Lufttemperatur höher als das Wasser im Kollektor und wurde daher nicht nur durch die Absorption der Sonnenstrahlung, sondern auch durch die Erwärmung durch wärmere Luft erwärmt. aber zu anderen Zeiten war das Wasser schon wärmer als die Luft. Außerdem gilt, je größer der Temperaturunterschied, desto größer die Wärmeabgabe des Wassers an die Umgebungsluft. die weniger nutzbare Wärme, die der Kollektor produziert. Daraus kann geschlossen werden, dass, sobald die Temperatur des Wassers etwa 60 Grad erreicht, es aufhört zu heizen, da die erwähnten Wärmelecks gleich dem Strom der Sonnenenergie in den Kollektor sind.

In der Spalte ganz rechts der Tabelle ist die gemessene Heizleistung des Kollektors pro Flächeneinheit eingetragen, sie kann mit der Spalte mit der Heizleistung eines Quadratmeters des Werkskollektors unter gleichen Bedingungen verglichen werden. Beschrieben, wie man die Leistung berechnet. Ein Quadratmeter des Fabrikmodells hat nur bei hohen Wassertemperaturen einen Vorteil gegenüber der gleichen Fläche eines selbstgebauten Modells. und wenn Sie Wasser mit einer Temperatur über 60-70 Grad erhitzen müssen, kann der Handwerkskollektor überhaupt nicht arbeiten. Gleichzeitig erzeugt 1 Quadratmeter eines selbstgebauten Wärmetauschers deutlich mehr Wärme als ein Quadratmeter eines Werkswärmetauschers, wenn die Wassertemperatur niedriger als die Umgebungslufttemperatur ist.

Die Ergebnisse werden durch die energetischen Eigenschaften des 2-Folien-Kollektors erklärt.

Und dies ist eine Bewertung der Eigenschaften anderer Arten primitiver Heizgeräte.

Ungefähre Eigenschaften der im Pass angegebenen Fabrikflachkollektoren.

Im Internet findet man solche Merkmale für fast jede Marke. Die Tabelle zeigt, dass der Markenwärmetauscher bei diesem Koeffizienten einen Vorteil hat, wodurch er bei hohen Temperaturen betrieben werden kann. Andererseits funktioniert ein selbstgebauter Kollektor viel besser als der Fabrikkollektor, falls Sie Wasser mit einer Temperatur unter der Luft erwärmen müssen. Zum Beispiel, wenn Sie während einer 30-Grad-Hitzewelle 10-Grad-Wasser aus einem unterirdischen Brunnen erwärmen müssen. Tatsache ist, dass es richtiger ist, den Koeffizienten nicht als Wärmeverluste, sondern als Wärmeübergangskoeffizienten zu bezeichnen. Denn wenn das Wasser im Kollektor kälter ist als die Luft, dann gibt es im Kollektor keine Wärmeverluste, sondern im Gegenteil zusätzliche Wärme aus wärmerer Luft. Dieser Koeffizient wird so interpretiert, dass bei einer Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Luft um 1 Grad der Wärmeaustausch pro Quadratmeter des Kollektors um 20 Watt zunimmt.

Diese Eigenschaft (optischer Wirkungsgrad) zeigt die Effizienz der Umwandlung von Sonnenstrahlung in nutzbare Wärme unter Bedingungen, bei denen die Temperatur des Kühlmittels im Kollektor gleich der Umgebungstemperatur ist. Die Notiz beschreibt, warum die einfachsten Sammler diese Anzeige etwas besser haben als die Werksanzeiger. Aber das ist die Effizienz eines neuen sauberen Kollektors, und primitive sind sehr schmutzempfindlich. Der folgende Text beschreibt, wie viel Schmutz sich während des Gebrauchs in ihnen ansammelt.

Schmutz und Blasen in einfachen selbstgebauten Sammlern

* Viel verschiedener Schmutz kommt von außen ins Wasser eines 1-Folien-Kollektors. Bei 2- und 3-Schicht-Geräten äußert sich dieses Problem in Staubablagerungen auf der Oberfolie, und nach dem Trocknen des Regen- oder Tauwassers gruppiert sich dieser Schmutz zu undurchsichtigen Flecken, was die Effizienz des Kollektors erheblich mindern kann. Aber auf der anderen Seite gibt es mehrere einfache Möglichkeiten, diesen Schmutz nach Regen zu entfernen.
* Viel Schmutz fällt auch in Form von kleinen Flocken an der Wasseroberfläche oder großen Flocken am Boden aus dem Wasser. Diese Ausfällungen werden durch die Erwärmung des Wassers verstärkt.
* Es bildet sich auch ein „weißer Belag“ (oben auf der 1. und unten auf der 2. Folie), der die Effizienz deutlich mindert. Es haftet sehr fest auf Folien, d.h. es wird nicht durch einen Wasserstrahl entfernt (und es wird mit einer Bürste sehr schwierig und nicht vollständig abgerieben). Vielleicht ist dies die Ausfällung von Salzen aus erhitztem Wasser, vielleicht sind dies die Folgen der Zersetzung von Kunststofffolien.
* Ein Teil der Verschmutzung im Kollektor ist auf die Zersetzungsprodukte von Polyethylen durch UV-Strahlung und hohe Temperatur zurückzuführen. Typischerweise zersetzt sich Polyethylen zu Wasserstoffperoxid, Aldehyden und Ketonen. Grundsätzlich sind dies Gase oder Flüssigkeiten, die gut wasserlöslich sind. jene. sie scheinen nicht herauszufallen.
* Die Effizienz des Kollektors wird auch durch die große Anzahl von Gasbläschen (bis zu mehreren Millimetern Durchmesser oben in der 1. und unten in der 2. Folie) verringert, die beim Erhitzen des Wassers freigesetzt werden (Beim Erhitzen, die Löslichkeit von Gasen in Wasser nimmt ab). Es ist interessant, dass, wenn sich der Kollektor auf dem Boden befindet, praktisch keine Blasen auf seinem 1. Film sind (aber sie sind auf dem Boden des 2.)
* Unter der 2. Folie können sich große Blasen bilden, sowie Luft in den Falten. Diese Bereiche beschlagen schnell, was die Effizienz verringert.
* An den Rändern des Kollektors darf die 2. Folie nicht an das Wasser angrenzen: In solchen Bereichen beschlägt die Unterseite und lässt daher die Sonnenstrahlung schlecht durch.
* Bei 3-Film-Kollektoren kann die Unterseite des 3. Films beschlagen sein. Dies geschieht bei falscher Montage der 2. Folie (Dadurch kann Dampf aus dem Kollektor unter die 3. Folie dringen) oder durch deren Beschädigung. In solchen Fällen müssen Sie die 3. Folie so anbringen, dass der Wind den Raum zwischen ihr und der 3. Schicht leicht belüftet.

Verschmutzung von Wassersammlern durch die Zersetzung von Polyethylenfolien

Diese Zersetzung wird durch die gleichzeitige Einwirkung von Luftsauerstoff, ultravioletter Sonnenstrahlung und einer Temperatur von 50-60 Grad verursacht. Polyethylen zerfällt in Aldehyde, Ketone, Wasserstoffperoxid usw.
Beim Erhitzen im Kollektor von jeweils 1 cu. m Wasser, seine Polyethylenfolien geben etwa 1 g Zersetzungsprodukte ab (es gibt etwa 100 g der 1. und 2. Folie pro 1 m² des Kollektors, und während ihres Betriebs werden sie nach sehr groben Schätzungen freigesetzt, etwa 10 g „Zersetzungsprodukte“ und erhitzen etwa 10 Kubikmeter Wasser). Es ist jedoch nicht klar, wie viel von diesen 1 mg / Liter ins Wasser gelangt und wie viel in die Atmosphäre fliegt, sich am Boden des Kollektors und des Warmwasserspeichers niederschlägt und in diese „weiße Blüte“ (von der ich gesprochen habe) gelangt etwa im vorherigen Text), wird nicht über die Masse von Polyethylen hinausgehen
Darüber hinaus ist die positive Wirkung auf die Wasserreinigung aufgrund seines Aufenthalts und seiner Erwärmung im Kollektor (und dort fällt viel Sediment heraus) sowie aufgrund seines Aufenthalts im Warmwasserspeicher nicht klar. So gelangen nach groben Schätzungen 0,1-0,5 mg / Liter Polyethylen-Zersetzungsprodukte ins Wasser, die sich auf Dutzende von Chemikalien verteilen. Substanzen mit Konzentrationen von 0,001-0,1 mg pro Liter erhitztem Wasser. Da diese nicht weit vom MPC Schadstoffe entfernt ist, wird eine Rücksprache mit dem SES nicht überflüssig sein. Beispielsweise nach der Norm GN 2.1.5.689-98 „Höchstzulässige Konzentrationen (MPC) chemischer Stoffe im Wasser von Gewässern der häuslichen Trink- und Kultur- und Brauchwassernutzung“:
– Es gibt ein Limit von 13 Stück. Aldehyde - MPC von 0,003 mg / Liter bis 1 mg / Liter, zum Beispiel Formaldehyd MPC - 0,05 mg / Liter und die strengsten Anforderungen für Benzaldehyd - 0,003 mg / Liter
– MPC für Wasserstoffperoxid – 0,1 mg/Liter
– 3 Stk. exotische Ketone haben auch Grenzen mit MPC 0,1-1,0 mg / Liter

Ergebnisse:

1) Wenn das Wasser in den Kollektoren "stagniert", ist die Konzentration an "Zersetzungsprodukten" darin um ein Vielfaches oder Zehnfaches höher. Vielleicht ist es besser, das Wasser wegzuschütten.
2) Es ist wünschenswert, dünnere Filme zu verwenden (sie ergeben weniger "Zersetzungsprodukte").
3) Filme vorzugsweise so stabilisiert wie möglich. Zum Beispiel ist Gewächshaus gewöhnlichem (nicht getöntem) Polyethylen vorzuziehen, es ist gegen UV-Strahlung stabilisiert. Ein weiteres Beispiel: Polyethylen hoher Dichte zersetzt sich aufgrund hoher Temperatur langsamer als Polyethylen niedriger Dichte.
4) Das Verhältnis der Fläche der Kollektoren zum Bedarf des Objekts (in Warmwasser) ist vorzugsweise so klein wie möglich. Das ist zum Beispiel bei einem Tagesbedarf von 10 Kubikmetern der Fall. m Warmwasser, Station mit 50 qm. Kollektoren gibt die Verschmutzung (Konzentration von Schadstoffen) des Wassers zehnmal weniger als eine Station mit 500 qm. Kollektoren, auch aufgrund der niedrigeren Temperatur der Wassererwärmung durch Kollektoren, wodurch die Zersetzungsrate von Polyethylen verringert wird.
5) Wenn die 2. Folie der Kollektoren schwarz (statt transparent) ist, sollte die Wasserbelastung um ein Vielfaches geringer sein (da UV-Strahlung nur die oberste Schicht der 2. Folie durchdringt).
6) Für den Betrieb einer Solarstation bei aufgeheizten Kollektoren kann man sich eine solche Option überlegen
Brauchwasser, das dann seine Wärme über einen Wärmetauscher an sauberes Trinkwasser abgibt.

Was ist besser, eine Folie zum Sammeln von Sonnenwärme zu verwenden - schwarz oder transparent?

Durch Luftblasen und Beschlagen der zweiten Schicht der Kollektorfolie wird die optische Effizienz merklich reduziert. Dies liegt daran, dass der Wirkungsgrad des tatsächlich betriebenen Geräts über die gesamte Betriebsdauer um mehrere zehn Prozent geringer sein wird. Daher macht es keinen Sinn, nach teuren Folien mit großer Haltbarkeit zu streben, da diese nach einigen Monaten Betrieb so viel Schmutz ansammeln, dass die Folien ausgetauscht werden wollen. Aufgrund solcher Probleme mit diversen Verschmutzungen sind wir geneigt zu glauben, dass die 2. Folie noch deckend, aber schwarz sein sollte.

Dieser Kollektor hat eine schwarze Folie und es gibt keine drastische Leistungsminderung durch Verschmutzung. Aber er hat ein Problem: Die Sonne erwärmt nur die dünne oberste Wasserschicht. Dennoch gibt es mehrere Möglichkeiten zur Lösung des Problems, die nach Recherche gewonnen werden.

Es ist wichtig zu bedenken, dass der Wind den Wärmeverlustkoeffizienten primitiver Kollektoren erhöht, und im Fall eines Einzelfilms kann dieser Windeffekt radikal sein, da die Wärmeverluste des Kollektors aufgrund der Wasserverdunstung zunehmen und reichen können Der Punkt, dass selbst an einem vollkommen sonnigen Tag, aber mit starkem Wind und geringer Luftfeuchtigkeit, 1-Film in der Lage ist, Wasser nur wenige Grad über der Umgebungstemperatur zu erwärmen. Außerdem muss der Koeffizient k1 um mehrere zehn Prozent erhöht werden, wenn keine Wärmedämmung unter dem Kollektor vorhanden ist und dieser direkt auf dem Boden, auf der Dachfläche usw.

Serie 2 dieses Films vergleicht Primitiv- und Werksverteiler zu den Themen Winterarbeit, Anschlussfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit, Anwendung in der Praxis.

Zweiter Teil (über die Arbeit im Winter)

3er, 4er Serie (Wartung)

– Experimentieren Sie mit dem Gießen von Wasser in eine Polyethylen-Folienhülle:

Verschiedene Sonnenkollektoren sind seit langem auf dem Markt erschienen. Dies sind Geräte, die Solarenergie nutzen, um Wasser für den Haushaltsbedarf zu erwärmen. Aber hohe Kosten hindern sie daran, bei den Nutzern an Popularität zu gewinnen, das ist das Problem aller alternativen Energiequellen. Beispielsweise belaufen sich die Gesamtkosten für den Erwerb und die Installation einer Anlage zur Deckung des Bedarfs einer durchschnittlichen Familie auf 5.000 US-Dollar. Aber es gibt einen Ausweg: Sie können aus erschwinglichen Materialien einen Sonnenkollektor mit Ihren eigenen Händen herstellen. Wie dies implementiert wird, wird in diesem Material beschrieben.

Wie funktioniert ein Sonnenkollektor?

Das Funktionsprinzip des Kollektors basiert auf der Absorption (Absorption) der Wärmeenergie der Sonne durch eine spezielle Empfangsvorrichtung und deren Übertragung mit minimalen Verlusten an das Kühlmittel. Als Empfänger dienen schwarz lackierte Kupfer- oder Glasrohre.

Schließlich ist bekannt, dass Gegenstände, die eine dunkle oder schwarze Farbe haben, am besten durch Wärme absorbiert werden. Das Kühlmittel ist meistens Wasser, manchmal Luft. Solarkollektoren für die Hausheizung und Warmwasserversorgung gehören konstruktionsbedingt zu den folgenden Typen:

• Luft;
• Wasser flach;
• Wasser Vakuum.

Der Luft-Sonnenkollektor zeichnet sich unter anderem durch sein einfaches Design und dementsprechend den niedrigsten Preis aus. Es ist ein Panel - ein Sonnenstrahlungsempfänger aus Metall, der in einem versiegelten Gehäuse eingeschlossen ist. Das Stahlblech zur besseren Wärmeübertragung ist auf der Rückseite mit Rippen versehen und auf der Unterseite wärmeisoliert aufgelegt. An der Vorderseite ist transparentes Glas angebracht, und an den Seiten des Gehäuses befinden sich Öffnungen mit Flanschen zum Anschließen von Luftkanälen oder anderen Platten, wie in der Abbildung gezeigt:

Die Luft, die auf der einen Seite durch die Öffnung eintritt, strömt zwischen den Stahllamellen hindurch und tritt, nachdem sie von ihnen Wärme erhalten hat, auf der anderen Seite aus.

Ich muss sagen, dass die Installation von Sonnenkollektoren mit Luftheizung ihre eigenen Eigenschaften hat. Aufgrund ihres geringen Wirkungsgrades ist es notwendig, mehrere ähnliche Paneele in einer Batterie zur Raumheizung zu kombinieren. Außerdem benötigen Sie auf jeden Fall einen Ventilator, da die erwärmte Luft der auf dem Dach befindlichen Kollektoren nicht von alleine nach unten geht. Der Schaltplan des Luftsystems ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Mit einem einfachen Gerät und Funktionsprinzip können Sie Luftkollektoren mit Ihren eigenen Händen herstellen. Aber für mehrere Kollektoren wird viel Material benötigt, und es wird immer noch nicht funktionieren, das Wasser mit ihrer Hilfe zu erhitzen. Aus diesen Gründen beschäftigen sich Heimwerker lieber mit Warmwasserbereitern.

Flachkollektordesign

Für die Eigenfertigung von größtem Interesse sind flache Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung. Ein Wärmeempfänger befindet sich in einem rechteckigen Gehäuse aus Metall oder Aluminiumlegierung - einer Platte mit einer darin eingepressten Kupferrohrspule. Der Empfänger besteht aus Aluminium oder Kupfer, das mit einer schwarzen Absorptionsschicht beschichtet ist. Wie in der vorherigen Version ist der Boden der Platte durch eine Schicht aus wärmeisolierendem Material vom Boden getrennt, und die Rolle der Abdeckung spielt haltbares Glas oder Polycarbonat. Die folgende Abbildung zeigt eine Sonnenkollektorvorrichtung:

Die schwarze Platte nimmt Wärme auf und überträgt sie auf das Kühlmittel, das sich durch die Rohre bewegt (Wasser oder Frostschutzmittel). Glas erfüllt 2 Funktionen: Es leitet die Sonnenstrahlung zum Wärmetauscher und dient als Schutz vor Niederschlag und Wind, die die Leistung der Heizung reduzieren. Alle Verbindungen sind dicht ausgeführt, damit kein Staub eindringt und das Glas nicht an Transparenz verliert. Auch hier sollte die Wärme der Sonnenstrahlen nicht von der Außenluft durch die Ritzen abgeführt werden, der effiziente Betrieb des Solarkollektors hängt davon ab.

Dieser Typ ist aufgrund des optimalen Preis-Leistungs-Verhältnisses bei Käufern und aufgrund eines relativ einfachen Designs bei Heimwerkern am beliebtesten. Ein solcher Kollektor kann jedoch nur in südlichen Regionen zum Heizen verwendet werden, bei sinkender Außentemperatur sinkt seine Leistung aufgrund hoher Wärmeverluste durch das Gehäuse erheblich.

Vakuum-Kollektor-Gerät

Eine andere Art von Wasser-Solarheizungen wird mit modernen Technologien und fortschrittlichen technischen Lösungen hergestellt und gehört daher zu einer hohen Preiskategorie. Es gibt zwei solche Lösungen im Kollektor:

• Wärmeisolierung durch Vakuum;
• die Nutzung der Verdampfungs- und Kondensationsenergie eines bei niedriger Temperatur siedenden Stoffes.

Die ideale Möglichkeit, den Kollektor-Absorber vor Wärmeverlust zu schützen, ist der Einschluss von Vakuum. Ein mit Kältemittel gefülltes und mit einer absorbierenden Schicht bedecktes Kupferrohr wird in einen haltbaren Glaskolben gelegt, die Luft wird aus dem Raum zwischen ihnen evakuiert. Die Enden des Kupferrohrs treten in das Rohr ein, durch das das Kühlmittel fließt. Was passiert: Das Kältemittel siedet unter dem Einfluss von Sonnenlicht und verwandelt sich in Dampf, es steigt im Rohr auf und wird durch den Kontakt mit dem Kühlmittel durch eine dünne Wand wieder flüssig. Das Arbeitsdiagramm des Kollektors ist unten dargestellt:

Der Clou: Beim Verdampfen nimmt der Stoff viel mehr Wärmeenergie auf als beim herkömmlichen Erhitzen. Die spezifische Verdampfungswärme jeder Flüssigkeit ist höher als ihre spezifische Wärmekapazität, und daher sind Vakuum-Solarkollektoren sehr effizient. Das Kältemittel kondensiert in einem Rohr mit einem fließenden Wärmeträger, überträgt die gesamte Wärme darauf und fließt für einen neuen Teil der Sonnenenergie nach unten.

Dank ihrer Konstruktion scheuen Vakuumheizungen keine niedrigen Temperaturen und bleiben auch bei Frost betriebsbereit und können daher in den nördlichen Regionen eingesetzt werden. Die Intensität der Warmwasserbereitung ist in diesem Fall geringer als im Sommer, da im Winter weniger Sonnenwärme auf die Erde kommt, stört oft Bewölkung. Es ist klar, dass es einfach unrealistisch ist, zu Hause eine Glasflasche mit evakuierter Luft herzustellen.

Notiz. Es gibt Vakuumröhren für den Kollektor, die direkt mit Kühlmittel gefüllt sind. Ihr Nachteil ist eine Reihenschaltung; wenn eine Flasche ausfällt, muss der gesamte Warmwasserbereiter ausgetauscht werden.

Wie erstelle ich einen Sonnenkollektor?

Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, sollten Sie sich für die Abmessungen des zukünftigen Warmwasserbereiters entscheiden. Eine genaue Berechnung der Wärmeaustauschfläche ist nicht einfach, vieles hängt von der Intensität der Sonneneinstrahlung in einer bestimmten Region, dem Standort des Hauses, dem Material des Heizkreislaufs usw. ab. Es wäre richtig zu sagen, je größer der thermische Kollektor, desto besser. Seine Abmessungen sind jedoch wahrscheinlich durch den Ort begrenzt, an dem es installiert werden soll. Wir müssen also aus dem Bereich dieses Ortes fortfahren.

Der Körper lässt sich am einfachsten aus Holz herstellen, indem eine Schicht Schaum oder Mineralwolle auf den Boden gelegt wird. Auch für diesen Zweck ist es zweckmäßig, die Flügel alter Holzfenster zu verwenden, bei denen mindestens ein Glas erhalten geblieben ist. Die Materialauswahl für den Wärmeempfänger ist unerwartet groß, was von Handwerkern nicht verwendet wird, um den Kollektor zusammenzubauen. Hier ist eine Liste beliebter Optionen:

• dünnwandige Kupferrohre;
• verschiedene Polymerrohre mit dünnen Wänden, vorzugsweise schwarz. Ein Polyethylen-PEX-Rohr für Sanitäranlagen ist gut geeignet;
• Aluminiumrohre. Es ist zwar schwieriger, sie anzuschließen als Kupfer;
• Stahlplattenheizkörper;
• schwarzer Gartenschlauch.

Notiz. Zusätzlich zu den aufgeführten gibt es viele exotische Versionen. Zum Beispiel ein Luft-Sonnenkollektor aus Bierdosen oder Plastikflaschen. Solche Prototypen sind originell, erfordern jedoch einen erheblichen Arbeitsaufwand mit zweifelhafter Rendite.

In einem zusammengebauten Holzkasten oder einem alten Fensterflügel mit angebrachtem Boden und verlegter Isolierung sollte ein Blech angebracht werden, das die gesamte Fläche der zukünftigen Heizung abdeckt. Es ist gut, wenn ein Aluminiumblech vorhanden ist, aber dünner Stahl geht auch. Es muss schwarz lackiert und dann Rohre in Form einer Spule verlegt werden.

Der Kollektor zum Erhitzen von Wasser wird ohne Zweifel am besten aus Kupferrohren hergestellt, sie übertragen die Wärme perfekt und halten viele Jahre.Die Spule wird mit Klammern oder auf andere verfügbare Weise fest am Metallgitter befestigt, 2 Anschlüsse für die Wasserversorgung herausgebracht werden.

Da es sich um einen flachen und keinen Vakuumkollektor handelt, muss der Wärmeabsorber von oben mit einer durchscheinenden Struktur - Glas oder Polycarbonat - verschlossen werden. Letzteres ist einfacher zu verarbeiten und zuverlässiger im Betrieb, es bricht nicht bei Hagelschlag.

Nach der Montage muss der Sonnenkollektor installiert und an einen Speicher für Wasser angeschlossen werden. Wenn die Installationsbedingungen dies zulassen, ist es möglich, eine natürliche Wasserzirkulation zwischen dem Tank und der Heizung zu organisieren, andernfalls ist die Umwälzpumpe im System enthalten.

Fazit

Das Heizen Ihres Hauses mit DIY-Solarkollektoren ist für viele Hausbesitzer eine attraktive Option. Diese Option ist für Bewohner der südlichen Regionen besser zugänglich. Sie müssen lediglich das System mit Frostschutzmittel füllen und den Körper ordnungsgemäß isolieren. Im Norden wird ein selbstgebauter Kollektor helfen, Wasser für den Haushaltsbedarf zu erhitzen, aber es wird nicht ausreichen, um das Haus zu heizen. Es ist kalt und kurze Tageslichtstunden.

Energieressourcen. Kostenlose Solarenergie wird in der Lage sein, mindestens 6-7 Monate im Jahr warmes Wasser für den Haushaltsbedarf bereitzustellen. Und in den restlichen Monaten - hilft auch die Heizungsanlage.

Am wichtigsten ist jedoch, dass ein einfacher Sonnenkollektor (anders als beispielsweise aus) unabhängig hergestellt werden kann. Dazu benötigen Sie Materialien und Werkzeuge, die Sie in den meisten Baumärkten kaufen können. In einigen Fällen reicht sogar das, was in einer gewöhnlichen Garage gefunden wird.

In dem Projekt wurde die unten dargestellte Montagetechnologie für Solarheizungen verwendet „Sonne einschalten – bequem leben“. Es wurde eigens für das Projekt von einem deutschen Unternehmen entwickelt Solarpartner Süd, die sich professionell mit dem Verkauf, der Installation und dem Service von Sonnenkollektoren und Photovoltaikanlagen beschäftigt.

Die Grundidee ist, dass alles billig und fröhlich werden soll. Für die Herstellung des Kollektors werden ziemlich einfache und übliche Materialien verwendet, aber seine Effizienz ist durchaus akzeptabel. Es ist niedriger als bei Werksmodellen, aber der Preisunterschied gleicht dieses Manko vollständig aus.

Die Sonnenstrahlen durchdringen das Glas und heizen den Kollektor auf, während die Verglasung ein Entweichen der Wärme verhindert. Außerdem behindert das Glas die Luftbewegung im Absorber, ohne das der Kollektor durch Wind, Regen, Schnee oder niedrige Außentemperaturen schnell Wärme verlieren würde.

Der Rahmen sollte mit einem Antiseptikum behandelt und für den Außenbereich lackiert werden.

In dem Gehäuse sind Durchgangslöcher zum Zuführen von kalter und zum Abführen von erwärmter Flüssigkeit aus dem Kollektor angebracht.

Der Absorber selbst ist mit einer hitzebeständigen Beschichtung lackiert. Herkömmliche schwarze Lacke beginnen sich bei hohen Temperaturen abzulösen oder zu verdunsten, was zu einer Verdunkelung des Glases führt. Die Farbe muss vollständig trocken sein, bevor Sie die Glasabdeckung aufsetzen (um Kondensation zu vermeiden).

Unter dem Absorber ist eine Heizung verlegt. Die am häufigsten verwendete Mineralwolle. Die Hauptsache ist, dass es im Sommer ziemlich hohen Temperaturen standhält (manchmal über 200 Grad).

Von unten ist der Rahmen mit OSB-Platten, Sperrholz, Brettern usw. verkleidet. Die Hauptanforderung für diesen Schritt ist sicherzustellen, dass der Boden des Kollektors zuverlässig vor eindringender Feuchtigkeit geschützt ist.

Um das Glas im Rahmen zu befestigen, werden Nuten hergestellt oder Streifen an der Innenseite des Rahmens angebracht. Bei der Berechnung der Abmessungen des Rahmens sollte berücksichtigt werden, dass sich seine Konfiguration bei Änderungen des Wetters (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) im Laufe des Jahres geringfügig ändert. Daher bleiben auf jeder Seite des Rahmens einige Millimeter Rand übrig.

An der Nut oder Leiste ist eine Gummifensterdichtung (D- oder E-förmig) angebracht. Darauf wird Glas gelegt, auf das auf die gleiche Weise eine Versiegelung aufgetragen wird. Von oben wird das alles mit verzinktem Blech befestigt. So ist das Glas sicher im Rahmen fixiert, die Versiegelung schützt den Absorber vor Kälte und Feuchtigkeit und das Glas wird nicht beschädigt, wenn der Holzrahmen „atmet“.

Die Fugen zwischen den Glasscheiben werden mit Dichtmasse oder Silikon isoliert.

Um die Solarheizung zu Hause zu organisieren, benötigen Sie einen Speicher. Hier wird das vom Kollektor erwärmte Wasser gespeichert, daher sollten Sie auf dessen Wärmedämmung achten.

Als Tank können Sie verwenden:

• nicht funktionierende Elektroboiler
• verschiedene Gasflaschen
• Fässer für Lebensmittelzwecke

Die Hauptsache, an die Sie sich erinnern sollten, ist, dass in einem geschlossenen Tank abhängig vom Druck des Rohrleitungssystems, an das er angeschlossen wird, Druck erzeugt wird. Nicht jeder Behälter hält einem Druck von mehreren Atmosphären stand.

Im Tank sind Löcher für den Einlass und Auslass des Wärmetauschers, den Einlass von kaltem Wasser und den Einlass von erwärmtem Wasser gemacht.

Der Tank beherbergt einen Spiralwärmetauscher. Dafür werden Kupfer, Edelstahl oder Kunststoff verwendet. Das durch den Wärmetauscher erwärmte Wasser steigt nach oben, daher sollte es am Boden des Tanks platziert werden.

Der Kollektor ist mit dem Tank unter Verwendung von Rohren (z. B. Metall-Kunststoff oder Kunststoff) verbunden, die vom Kollektor zum Tank durch den Wärmetauscher und zurück zum Kollektor gezogen werden. Hier ist es sehr wichtig, Wärmeverluste zu vermeiden: Der Weg vom Tank zum Verbraucher muss so kurz wie möglich sein, und die Rohre müssen sehr gut isoliert sein.

Das Ausdehnungsgefäß ist ein sehr wichtiges Element des Systems. Es ist ein offenes Reservoir, das sich am höchsten Punkt des Flüssigkeitskreislaufs befindet. Für das Ausdehnungsgefäß können Sie sowohl Metall- als auch Kunststoffbehälter verwenden. Mit seiner Hilfe wird der Druck im Verteiler geregelt (da sich die Flüssigkeit beim Erhitzen ausdehnt, können Rohre reißen). Um den Wärmeverlust zu reduzieren, muss der Tank zusätzlich isoliert werden. Befindet sich Luft im System, kann diese auch durch den Tank austreten. Durch das Ausdehnungsgefäß wird auch der Kollektor mit Flüssigkeit gefüllt.

Vakuumröhren für einen Sonnenkollektor mit eigenen Händen herzustellen, ist durchaus realistisch. Natürlich wird es einige Zeit dauern. Aber daran ist nichts Schwieriges.

In diesem Artikel zeigen wir Ihnen, wie Sie eine Röhre für einen Vakuum-Solarkollektor herstellen. Alle Materialien und Werkzeuge dafür sind leicht zu finden. Das einzige, was Sie brauchen, ist, einen Glaskolben für eine Vakuumröhre zu kaufen.

Herstellung eines Kupferkerns

Um den Kern herzustellen, in dem es sich befinden wird, benötigen Sie ein gewöhnliches Kupferrohr für Klimaanlagen. Sein optimaler Durchmesser beträgt 10 mm. Die Wandstärke beträgt bei diesem Durchmesser 3,5 mm.

Die Länge ist entsprechend der Tiefe des Glaskolbens so zu wählen, dass das Rohr 4-5 cm nicht bis zum Boden reicht Zu der Gesamtlänge addieren Sie die Tiefe, bis zu der das Rohr in den Kollektorkörper eindringt (siehe Abb.).

Nachdem das Rohr geschnitten wurde, müssen Sie den oberen Tank herstellen. Dazu benötigen Sie ein spezielles Werkzeug zum Bördeln. Damit müssen Sie den Schlauch auf einen Innendurchmesser von 20-22 mm erweitern. Wenn es weniger ist, wird die Wärmeübertragung schlechter sein. Wenn mehr - die Wandstärke gering ist, können sie reißen.

Wenn Sie den oberen Teil des Vakuumverteilers haben, messen Sie den Durchmesser der Löcher. Bördeln Sie so, dass die Erweiterung das Loch vollständig abdeckt und kein Wasser oder Kühlmittel aus dem Kollektor fließt.

Selektive Beschichtung

In den meisten Fällen werden Glaskolben für Vakuumröhren vorbeschichtet verkauft. Wenn nicht, müssen Sie es selbst anwenden. Es macht keinen Sinn, irgendwelche hausgemachten Lösungen und Mischungen herzustellen, sie sind wirkungslos. Jetzt ist es einfach, selektive Farben für Sonnenkollektoren zu finden. Marktführer ist Iliolac (Iliolac).

Sie können die Farbe einfach in die Flasche gießen und alle Wände befeuchten, aber das wird eine große Ausgabe sein. Am besten nehmen Sie einen langen Stock oder eine Nadel, deren Ende mit einem Tuch umwickelt ist. Versuchen Sie beim Malen, das Auftreten von "Strichen" usw. zu vermeiden.

Vor dem Lackieren das Innere des Kolbens mit Spülmittel waschen, trocknen, entfetten und trocknen lassen.

Gießen von Propylenglykol

Für den normalen Betrieb des Vakuumverteilerrohrs ist es erforderlich, dass der Kupferkern zu einem Drittel mit Propylenglykol gefüllt ist. Sie können sein Volumen mit der folgenden Formel berechnen:

V =DxDxH/4

In der Formel:

• V ist das erforderliche Volumen an Propylenglykol in Millilitern;
• D ist der Innendurchmesser des Rohrs in Zentimetern;
• H ist die Gesamtlänge des Rohres.

Rollen Sie nach dem Eingießen von Propylenglykol den oberen Teil der Verlängerung bis zum Maximum, sodass ein Loch mit dem kleinsten Durchmesser verbleibt. Dann löten.

Stummel

Wenn es nicht möglich ist, fertige Stecker zu kaufen, müssen Sie Ihre eigenen herstellen. Dafür eignet sich jedes Polymer mit einem Schmelzpunkt über 150 Grad. Ein Beispiel ist Polyurethan.