Capteurs solaires pour une maison privée de leurs propres mains. Capteur solaire bricolage

Mais le principe du chauffage de l'eau est identique - tous les appareils fonctionnent selon le même schéma développé. Par beau temps, les rayons du soleil commencent à chauffer le liquide de refroidissement. Il passe à travers de minces tubes élégants, tombant dans un réservoir de liquide. Le liquide de refroidissement et les tubes sont placés sur toute la surface intérieure du réservoir. Grâce à ce principe, le liquide dans l'appareil est chauffé. Plus tard, l'eau chauffée est autorisée à être utilisée pour les besoins domestiques. Ainsi, il est possible de chauffer la pièce, d'utiliser le liquide chauffé des cabines de douche comme alimentation en eau chaude.

La température de l'eau peut être contrôlée par des capteurs développés. S'il y a trop de refroidissement du liquide, en dessous d'un niveau prédéterminé, un chauffage de secours spécial s'allumera automatiquement. Le capteur solaire peut être raccordé à une chaudière électrique ou à gaz.

Le schéma de fonctionnement adapté à tous les chauffe-eau solaires est présenté. Un tel appareil est parfait pour chauffer une petite maison privée. A ce jour, plusieurs appareils ont été développés : appareils à plat, à vide et à air. Le principe de fonctionnement de tels dispositifs est très similaire. Le caloporteur est chauffé par les rayons du soleil avec une production d'énergie supplémentaire. Mais il y a beaucoup de différences au travail.

Vidéo sur les différents types de sources de chauffage alternatives

collecteur plat

Le chauffage du liquide de refroidissement dans un tel dispositif est dû à l'absorbeur à plaques. Il s'agit d'une plaque plate de métal à forte intensité de chaleur. La surface supérieure de la plaque dans une teinte sombre de peinture spécialement développée. Un tube serpentin est soudé au bas de l'appareil.

Cette publication présente les résultats d'une recherche approfondie du blogueur Sergey Yurko. On y voit 3 capteurs solaires fabriqués par le maître de ses propres mains et le plus efficace d'entre eux est le capteur dit à 3 films, il chauffe l'eau jusqu'à 60 degrés. Il existe un film 2 plus simple, et il est capable d'amener l'eau jusqu'à 55 degrés. Le film 1 le plus simple et le moins cher, mais il ne chauffe que jusqu'à 35 ou 40 degrés.

Le coût d'un mètre carré de ces collecteurs primitifs est environ mille fois moins cher que les analogues d'usine, et donc la question se pose: qu'y a-t-il de si bon dans les collecteurs de marque qu'ils coûtent mille fois plus cher que les primitifs que n'importe qui peut fabriquer avec le sien mains en quelques heures, en dépensant peu d'argent.

Nous comparerons des collecteurs simples avec des modèles d'usine coûteux en termes d'efficacité, de faisabilité économique et d'autres caractéristiques. Et cette comparaison est loin d'être toujours en faveur des appareils d'usine. Une vidéo sur le sujet : nous allons fabriquer les capteurs solaires les plus simples et voir de quoi ils sont capables. Nous découvrirons également dans quels cas il est logique d'abandonner la chaleur solaire bon marché de ces structures primitives afin de payer des centaines ou des milliers de fois plus cher pour obtenir le même effet à partir d'appareils plus coûteux.

L'intérêt personnel de l'auteur de la vidéo pour le sujet repose sur l'hypothèse que les capteurs solaires d'usine sont une impasse évolutive pour l'énergie solaire thermique, puisque, par exemple, le prix des panneaux solaires a chuté de plus de cent fois au cours de la dernières décennies et le graphique montre le processus de réduction des prix.

L'idée se pose que l'évolution des capteurs solaires est allée dans le mauvais sens et qu'il est donc logique de revenir aux technologies les plus simples.

Le film noir est la seule chose qui compose le collecteur primitif à 1 film, c'est-à-dire que de l'eau est versée sur le film et il est évident que pendant le soleil cette eau se réchauffera. Il peut être acheté au marché dans n'importe quelle ville. Le maître a acheté trois mètres carrés pour 15 hryvnias. Le coût du collecteur est de 15 centimes d'euro par mètre carré.

Mais il est logique d'en ajouter un de plus - un film transparent qui recouvrira la surface de l'eau chauffée. La température de chauffage augmente considérablement lorsque le deuxième film empêche l'eau de s'évaporer. Il est vendu dans n'importe quel bazar de serre et à cause de cette deuxième couche, le coût du collecteur augmente à 35 centimes d'euro par mètre carré.

Mais il existe aussi une version 3 films et le film supplémentaire étant lui aussi transparent, il fera grimper le coût du collecteur à 55 centimes d'euro le mètre carré.


Fonction 3 films, comme le verre d'un collecteur plat d'usine, c'est-à-dire qu'une couche d'air de plusieurs centimètres d'épaisseur se forme entre le verre et l'absorbeur noir, l'air est un isolant thermique.

Combien de films sont nécessaires pour un bon chauffage de l'eau ?

Des mesures expérimentales ont donné des résultats inattendus, car il s'est avéré que dans notre cas, le résultat de l'utilisation du troisième film n'est pas aussi efficace que dans le cas d'un capteur plat d'usine - la température de chauffage de l'eau augmente, mais seulement de quelques degrés. De plus, nos trois collecteurs peuvent avoir des designs différents. Par exemple, le film 2 - un film de polyéthylène transparent, est vendu dans les bazars sous la forme d'un manchon. De l'eau est versée dans le manchon et le rôle du film noir inférieur est joué par la surface noire du toit d'un immeuble de grande hauteur.


Une étude similaire, mais avec une pochette en film non transparent, mais noir. Si le deuxième film est noir, l'option n'est préférable que s'il y a une bonne circulation de l'eau à travers le système. Le collecteur a chauffé 100 litres d'eau à 66 degrés. Vous pouvez remarquer plusieurs complications de conception, dont une feuille de mousse de polystyrène de 3 cm d'épaisseur. mais des expériences ont montré que l'isolation thermique sous le collecteur augmentera la température de chauffage, mais pas radicalement.

Une expérience en août avec le chauffage de l'eau à une température de l'air à l'ombre de 35 degrés a montré qu'un collecteur à film avec une bonne isolation thermique chauffait l'eau à 63 degrés et qu'au même moment un autre collecteur chauffait l'eau à 57 degrés, bien qu'il n'y ait pas isolation thermique en dessous et son premier film posé directement sur le sol.

Fonctions supplémentaires du collecteur de jardin artisanal

Il est également intéressant de noter qu'un collecteur à film unique remplit la fonction de collecte des eaux de pluie pendant la pluie, ce qui peut être pertinent pour certaines maisons et zones. de plus, 1 film et 2 films collecteurs peuvent agir comme une tour de refroidissement la nuit, c'est-à-dire qu'ils prélèvent la chaleur de l'eau utilisée pour les systèmes de refroidissement. Il peut être utilisé dans le mode où, pendant la journée, l'eau circule à travers eux, ce qui doit être chauffé. et la nuit, le collecteur refroidit l'eau des réservoirs. pendant la journée, leur eau est utilisée pour l'extraction de la chaleur. provoquant son échauffement. et donc la nuit suivante, il doit être refroidi à nouveau par des collecteurs.

Il est intéressant de noter que la hauteur d'eau dans les collecteurs peut dépasser plusieurs centimètres. ils sont à la fois des capteurs solaires et un ballon d'eau chaude. C'est-à-dire qu'ils fonctionnent comme le baril noir bien connu sur une douche d'été.

Mais il est évident qu'après la disparition du soleil, l'eau du collecteur se refroidit. Dans ce cas, un collecteur à trois couches de film, dans lequel l'eau se refroidit lentement, peut être intéressant.

Sur l'image. Le coût des collecteurs thermiques d'usine est mille fois plus cher que ceux présentés par nos soins.

Statistiques sur la mesure de l'efficacité des chauffe-eau solaires faits maison et en usine

Le 1er août, j'ai mené une expérience pour mesurer la performance de 2 collectionneurs de films. Lors d'une journée ensoleillée, il a mesuré la température de l'eau et l'a inscrite dans un tableau.

Dans le tableau suivant, l'interprétation des résultats obtenus, dans la colonne est la quantité de chaleur que le collecteur a réellement produite.


Décrit dans la note photo telle que calculée à partir des mesures de température. Dans une autre colonne, la quantité de rayonnement solaire qui a frappé le capteur solaire. et il est important de noter qu'elle dépend de l'angle du soleil au-dessus de l'horizon, plus précisément du sinus de cet angle.

Fait intéressant, pendant cette période, la production de chaleur par le capteur était supérieure à la quantité de rayonnement solaire. mais il n'y a pas de paradoxe si l'on fait attention à la différence de température. À ce moment-là, la température de l'air était supérieure à celle de l'eau dans le collecteur et, par conséquent, elle était chauffée non seulement en raison de l'absorption du rayonnement solaire, mais également en raison du chauffage de l'air plus chaud. mais à d'autres moments l'eau était déjà plus chaude que l'air. de plus, plus la différence de température est grande, plus la fuite de chaleur de l'eau vers l'air ambiant est importante. moins de chaleur utile produite par le collecteur. On peut en conclure que dès que la température de l'eau atteindra environ 60 degrés, elle cessera de chauffer, car les fuites de chaleur mentionnées seront égales au flux d'énergie solaire dans le collecteur.

Dans la colonne la plus à droite du tableau, la puissance de chauffage mesurée du capteur par unité de surface est enregistrée, elle peut être comparée à la colonne avec la puissance de chauffage d'un mètre carré du capteur d'usine dans les mêmes conditions. Décrit comment calculer la puissance. Un mètre carré du modèle d'usine a un avantage sur la même surface d'un modèle fait maison uniquement lorsque vous travaillez à des températures d'eau élevées. et si vous avez besoin de chauffer de l'eau à une température supérieure à 60-70 degrés, le collecteur d'artisanat ne pourra pas du tout fonctionner. dans le même temps, 1 mètre carré d'un échangeur de chaleur fait maison produira sensiblement plus de chaleur qu'un mètre carré d'usine lorsque la température de l'eau est inférieure à la température de l'air ambiant.

Les résultats sont expliqués par les caractéristiques énergétiques du collecteur à 2 films.

Et ceci est une évaluation des caractéristiques d'autres types d'appareils de chauffage primitifs.

Caractéristiques approximatives des collecteurs plats d'usine présentés dans le passeport.

Sur Internet, vous pouvez trouver de telles caractéristiques pour presque toutes les marques. Le tableau montre que l'échangeur de chaleur de marque a un avantage dans ce coefficient, grâce auquel il est capable de fonctionner à des températures élevées. mais d'un autre côté, un collecteur fait maison fonctionne beaucoup mieux que celui d'usine au cas où vous auriez besoin de chauffer de l'eau avec une température inférieure à celle de l'air. Par exemple, si vous avez besoin de chauffer de l'eau à 10 degrés d'un puits souterrain pendant une vague de chaleur de 30 degrés. le fait est qu'il est plus correct d'appeler le coefficient non pas les pertes de chaleur, mais le coefficient de transfert de chaleur. Puisque si l'eau dans le collecteur est plus froide que l'air, il n'y a pas de perte de chaleur dans le collecteur, mais au contraire, de la chaleur supplémentaire y pénètre à partir d'air plus chaud. Ce coefficient est interprété de telle manière que si la différence de température entre l'eau et l'air augmente de 1 degré, l'échange de chaleur à travers chaque mètre carré du capteur augmente de 20 watts.

Cette caractéristique (efficacité optique) montre l'efficacité de la conversion du rayonnement solaire en chaleur utile dans des conditions où la température du fluide caloporteur dans le capteur est égale à la température ambiante. La note décrit pourquoi les collecteurs les plus simples ont cet indicateur légèrement meilleur que ceux d'usine. Mais c'est l'efficacité d'un nouveau collecteur propre, et les primitifs sont très sensibles à la saleté. Le texte ci-dessous décrit la quantité de saleté qui s'y accumule pendant l'utilisation.

Saleté et bulles dans de simples collecteurs faits maison

* Beaucoup de saletés diverses pénètrent dans l'eau d'un collecteur à 1 film de l'extérieur. Dans les appareils à 2 et 3 films, ce problème se traduit par des dépôts de poussière sur le film supérieur, et après le séchage de l'eau de pluie ou de rosée, cette saleté est regroupée en taches opaques, ce qui peut réduire considérablement l'efficacité du collecteur. Mais d'un autre côté, il existe plusieurs façons simples d'enlever cette saleté après la pluie.
* Beaucoup de saleté tombe également hors de l'eau sous forme de petits flocons à la surface de l'eau ou de gros flocons au fond. Ces précipitations sont intensifiées par le réchauffement de l'eau.
* Un "revêtement blanc" s'accumule également (en haut du 1er et en bas du 2ème film), ce qui réduit considérablement l'efficacité. Il se fixe très fermement aux films, c'est-à-dire il n'est pas enlevé par un jet d'eau (et il est frotté avec une brosse avec beaucoup de difficulté et pas complètement). C'est peut-être la précipitation des sels de l'eau chauffée, ce sont peut-être les conséquences de la décomposition des films plastiques.
* Une partie de la saleté dans le collecteur peut être attribuée aux produits de décomposition du polyéthylène dus au rayonnement UV et à la température élevée. Typiquement, le polyéthylène se décompose en peroxyde d'hydrogène, aldéhydes et cétones. Fondamentalement, ce sont des gaz ou des liquides très solubles dans l'eau. celles. ils ne semblent pas tomber.
* L'efficacité du collecteur est également réduite en raison du grand nombre de bulles de gaz (jusqu'à plusieurs millimètres de diamètre en haut du 1er et en bas du 2ème film), qui se libèrent lorsque l'eau est chauffée (Lorsqu'elle est chauffée, la solubilité des gaz dans l'eau diminue). Il est intéressant de noter que lorsque le collecteur est situé au sol, il n'y a pratiquement pas de bulles sur son 1er film (mais elles sont sur le fond du 2ème)
* De grosses bulles peuvent se former sous le 2ème film, ainsi que de l'air dans les plis. Ces zones s'embuent rapidement, ce qui réduit l'efficacité.
* Sur les bords du capteur, le 2ème film peut ne pas être adjacent à l'eau : dans ces zones, le fond s'embue et donc transmet mal le rayonnement solaire.
* Dans les collecteurs à 3 films, il peut y avoir de la buée au bas du 3ème film. Cela se produit lorsque le 2ème film est mal installé (à cause de quoi la vapeur du collecteur peut pénétrer sous le 3ème film) ou à cause de son endommagement. Dans de tels cas, vous devez installer le 3ème film afin que le vent ventile légèrement l'espace entre celui-ci et la 3ème couche.

Pollution des collecteurs d'eau due à la décomposition des films de polyéthylène

Cette décomposition sera due à l'effet simultané de l'oxygène atmosphérique, du rayonnement solaire ultraviolet et d'une température de 50 à 60 degrés. Le polyéthylène se décompose en aldéhydes, cétones, peroxyde d'hydrogène, etc.
Lorsqu'il est chauffé dans le collecteur de chaque 1 cu. m d'eau, ses films de polyéthylène émettront environ 1 g de produits de décomposition (Il y a environ 100 g des 1er et 2ème films pour 1 m² de collecteur, et pendant leur service ils dégageront, selon des estimations très grossières, environ 10 g de "produits de décomposition" et chauffer environ 10 mètres cubes d'eau). Mais on ne sait pas quelle quantité de ces 1 mg / litre ira dans l'eau, et quelle quantité s'envolera dans l'atmosphère, précipitera au fond du collecteur et du réservoir d'eau chaude, ira dans cette «fleur blanche» (dont j'ai parlé propos dans le texte précédent), ne sortira pas au-delà de la masse de polyéthylène
De plus, il n'est pas clair l'effet bénéfique sur la purification de l'eau en raison de son séjour et de son chauffage dans le collecteur (et il en tombe beaucoup de sédiments), ainsi qu'en raison de son séjour dans le réservoir d'eau chaude. Ainsi, selon des estimations approximatives, 0,1 à 0,5 mg / litre de produits de décomposition du polyéthylène pénétreront dans l'eau, qui seront répartis entre des dizaines de produits chimiques. substances avec des concentrations de 0,001-0,1 mg par litre d'eau chauffée. Comme ce n'est pas loin du MPC des substances nocives, la consultation du SES ne sera pas superflue. Par exemple, selon la norme GN 2.1.5.689-98 "Concentrations maximales admissibles (MPC) de substances chimiques dans l'eau des plans d'eau à usage domestique et culturel et domestique":
– Il y a une limite de 13 pièces. aldéhydes - MPC de 0,003 mg / litre à 1 mg / litre, par exemple, formaldéhyde MPC - 0,05 mg / litre, et les exigences les plus strictes pour le benzaldéhyde - 0,003 mg / litre
– MPC pour le peroxyde d'hydrogène – 0,1 mg/litre
- 3 pièces. les cétones exotiques ont également des limites avec MPC 0,1-1,0 mg / litre

Résultats:

1) Si l'eau est "stagnante" dans les collecteurs, la concentration de "produits de décomposition" dans celle-ci sera plusieurs fois, voire des dizaines de fois supérieure. Il serait peut-être préférable de jeter l'eau.
2) Il est souhaitable d'utiliser des films plus fins (ils donneront moins de "produits de décomposition").
3) Films de préférence aussi stabilisés que possible. Par exemple, le serre est préférable au polyéthylène ordinaire (non teinté), il est stabilisé contre l'exposition aux rayons UV. Autre exemple : le polyéthylène haute densité se décompose plus lentement en raison de la température élevée que le polyéthylène basse densité.
4) Le rapport de la surface des collecteurs aux besoins de l'objet (en eau chaude) est de préférence le plus petit possible. C'est-à-dire, par exemple, avec un besoin quotidien de 10 mètres cubes. m d'eau chaude, station de 50 m². collecteurs donne une pollution (concentration de substances nocives) de l'eau dix fois moins importante qu'une station de 500 m². collecteurs, notamment en raison de la température plus basse de chauffage de l'eau par les collecteurs, ce qui réduit le taux de décomposition du polyéthylène.
5) Si le 2e film des collecteurs est noir (plutôt que transparent), la pollution de l'eau devrait être plusieurs fois moindre (puisque le rayonnement UV ne pénètre que la couche supérieure du 2e film).
6) Vous pouvez penser à une telle option pour le fonctionnement d'une station solaire lorsque les capteurs sont chauffés
l'eau sanitaire, qui transfère ensuite sa chaleur à travers un échangeur de chaleur pour nettoyer l'eau sanitaire.

Quoi de mieux pour utiliser un film pour capter la chaleur solaire - noir ou transparent ?

L'efficacité optique est sensiblement réduite en raison des bulles d'air et de la buée de la deuxième couche du film collecteur. cela est dû au fait que l'efficacité de l'appareil réellement utilisé sur toute la durée de fonctionnement sera inférieure de plusieurs dizaines de pour cent. Par conséquent, cela n'a aucun sens de rechercher des films coûteux avec une grande durabilité, car après quelques mois de fonctionnement, ils accumuleront tellement de saleté que les films voudront être remplacés. En raison de tels problèmes avec une variété de saletés, nous sommes enclins à croire que le 2ème film devrait toujours être opaque, mais noir.

Ce collecteur a un film noir et il n'y a pas de réduction drastique de l'efficacité due à la saleté. Mais il a un problème - le soleil ne chauffe que la fine couche d'eau supérieure. Néanmoins, il existe plusieurs options pour résoudre le problème, qui seront obtenues après recherche.

Il est important de garder à l'esprit que le vent augmente le coefficient de perte de chaleur des capteurs primitifs, et dans le cas d'un monofilm, cet effet de vent peut être radical, car les pertes de chaleur du capteur augmentent du fait de l'évaporation de l'eau et peuvent atteindre au point que même par une journée parfaitement ensoleillée, mais avec un vent fort et une faible humidité, le 1-film ne pourra chauffer l'eau qu'à quelques degrés au-dessus de la température ambiante. De plus, le coefficient k1 doit être augmenté de plusieurs dizaines de pour cent s'il n'y a pas d'isolation thermique sous le capteur et qu'il repose directement sur le sol, sur la surface du toit, etc.

La série 2 de ce film compare les collecteurs primitifs et d'usine sur les thèmes des travaux d'hiver, de la facilité de raccordement, de la faisabilité économique, des applications pratiques.

Deuxième partie (sur le travail en hiver)

3, 4 séries (entretien)

– Expérimentez en versant de l'eau dans un manchon en film de polyéthylène :

Divers capteurs solaires sont apparus sur le marché depuis longtemps. Ce sont des appareils qui utilisent l'énergie solaire pour chauffer l'eau pour les besoins domestiques. Mais leur coût élevé les empêche de gagner en popularité auprès des utilisateurs, c'est le problème de toutes les sources d'énergie alternatives. Par exemple, le coût total d'acquisition et d'installation d'une usine pour répondre aux besoins d'une famille moyenne serait de 5 000 $. Mais il existe une issue: vous pouvez fabriquer vous-même un capteur solaire à partir de matériaux abordables. La manière de mettre en œuvre cela sera décrite dans ce document.

Comment fonctionne un capteur solaire ?

Le principe de fonctionnement du collecteur est basé sur l'absorption (absorption) de l'énergie thermique du soleil par un dispositif de réception spécial et son transfert avec des pertes minimales vers le liquide de refroidissement. Des tubes de cuivre ou de verre peints en noir sont utilisés comme récepteurs.

Après tout, on sait que les objets de couleur foncée ou noire sont mieux absorbés par la chaleur. Le liquide de refroidissement est le plus souvent de l'eau, parfois de l'air. De par leur conception, les capteurs solaires pour le chauffage domestique et l'approvisionnement en eau chaude sont des types suivants:

• air;
• plat d'eau;
• vide d'eau.

Entre autres, le capteur solaire à air se distingue par sa conception simple et, par conséquent, son prix le plus bas. C'est un panneau - un récepteur de rayonnement solaire en métal, enfermé dans un boîtier scellé. La tôle d'acier pour un meilleur transfert de chaleur est munie de nervures à l'arrière et est posée sur le fond avec une isolation thermique. Du verre transparent est installé à l'avant et sur les côtés du boîtier, il y a des ouvertures avec des brides pour connecter des conduits d'air ou d'autres panneaux, comme indiqué sur le schéma:

L'air entrant par l'ouverture d'un côté passe entre les ailettes en acier et, ayant reçu de la chaleur de celles-ci, sort de l'autre.

Je dois dire que l'installation de capteurs solaires avec chauffage à air a ses propres caractéristiques. En raison de leur faible efficacité, il est nécessaire d'utiliser plusieurs panneaux similaires combinés en une batterie pour le chauffage des locaux. De plus, vous aurez certainement besoin d'un ventilateur, car l'air chauffé des capteurs situés sur le toit ne descendra pas tout seul. Le schéma de circuit du système d'air est illustré dans la figure ci-dessous :

Un appareil simple et un principe de fonctionnement vous permettent de fabriquer de vos propres mains des collecteurs de type air. Mais il faudra beaucoup de matériel pour plusieurs collecteurs, et cela ne fonctionnera toujours pas pour chauffer l'eau avec leur aide. Pour ces raisons, les artisans à domicile préfèrent s'occuper des chauffe-eau.

conception de collecteur plat

Pour l'auto-fabrication, les capteurs solaires plats destinés à chauffer l'eau sont les plus intéressants. Un récepteur de chaleur est placé dans un boîtier rectangulaire en métal ou en alliage d'aluminium - une plaque avec une bobine de tube de cuivre pressée dessus. Le récepteur est en aluminium ou en cuivre recouvert d'une couche d'absorption noire. Comme dans la version précédente, le fond de la plaque est séparé du fond par une couche de matériau calorifuge et le rôle du couvercle est joué par du verre ou du polycarbonate durable. La figure ci-dessous montre un dispositif de capteur solaire :

La plaque noire absorbe la chaleur et la transfère au liquide de refroidissement circulant dans les tubes (eau ou antigel). Le verre remplit 2 fonctions : il transmet le rayonnement solaire à l'échangeur de chaleur et sert de protection contre les précipitations et le vent, qui réduisent les performances du chauffage. Toutes les connexions sont bien faites pour que la poussière ne pénètre pas à l'intérieur et que le verre ne perde pas de transparence. Encore une fois, la chaleur des rayons du soleil ne doit pas être évacuée par l'air extérieur à travers les fissures, le fonctionnement efficace du capteur solaire en dépend.

Ce type est le plus populaire parmi les acheteurs en raison de son rapport qualité-prix optimal, et parmi les artisans à domicile en raison d'une conception relativement simple. Mais un tel collecteur ne peut être utilisé pour le chauffage que dans les régions du sud, avec une diminution de la température extérieure, ses performances chutent considérablement en raison des fortes pertes de chaleur à travers le boîtier.

Dispositif collecteur sous vide

Un autre type de chauffe-eau solaires est fabriqué à l'aide de technologies modernes et de solutions techniques avancées, et appartient donc à une catégorie de prix élevée. Il existe deux solutions de ce type dans le collecteur :

• isolation thermique par vide;
• l'utilisation de l'énergie de vaporisation et de condensation d'une substance bouillant à basse température.

L'option idéale pour protéger l'absorbeur du collecteur contre les pertes de chaleur est de l'enfermer dans le vide. Un tube de cuivre rempli de réfrigérant et recouvert d'une couche absorbante est placé à l'intérieur d'un flacon en verre durable, l'air est évacué de l'espace entre eux. Les extrémités du tube de cuivre pénètrent dans le tuyau à travers lequel s'écoule le liquide de refroidissement. Que se passe-t-il: le réfrigérant bout sous l'influence de la lumière du soleil et se transforme en vapeur, il monte dans le tube et, au contact du liquide de refroidissement à travers une paroi mince, se transforme à nouveau en liquide. Le schéma de fonctionnement du collecteur est illustré ci-dessous :

L'astuce est qu'en se transformant en vapeur, la substance absorbe beaucoup plus d'énergie thermique que lors d'un chauffage conventionnel. La chaleur spécifique de vaporisation de tout liquide est supérieure à sa capacité thermique spécifique, et donc les capteurs solaires sous vide sont très efficaces. En se condensant dans un tuyau avec un caloporteur en écoulement, le réfrigérant lui transfère toute la chaleur et il s'écoule pour une nouvelle partie de l'énergie solaire.

Grâce à leur conception, les réchauffeurs sous vide ne craignent pas les basses températures et restent opérationnels même en cas de gel, et peuvent donc être utilisés dans les régions du nord. L'intensité du chauffage de l'eau dans ce cas est plus faible qu'en été, car en hiver moins de chaleur du soleil arrive sur la terre, la nébulosité interfère souvent. Il est clair qu'il est tout simplement irréaliste de fabriquer chez soi un flacon en verre avec de l'air évacué.

Noter. Il existe des tubes à vide pour le collecteur remplis directement de liquide de refroidissement. Leur inconvénient est une connexion en série; si un ballon tombe en panne, tout le chauffe-eau devra être changé.

Comment fabriquer un capteur solaire ?

Avant de commencer les travaux, vous devez décider des dimensions du futur chauffe-eau. Il n'est pas facile de faire un calcul précis de la surface d'échange de chaleur, beaucoup dépend de l'intensité du rayonnement solaire dans une région donnée, de l'emplacement de la maison, du matériau du circuit de chauffage, etc. Il serait correct de dire que plus le collecteur thermique est grand, mieux c'est. Cependant, ses dimensions sont probablement limitées par le lieu où il est prévu de l'installer. Donc, nous devons procéder à partir de la zone de cet endroit.

Le corps est plus facile à fabriquer en bois, en posant une couche de mousse ou de laine minérale sur le fond. À cette fin également, il est pratique d'utiliser les châssis de vieilles fenêtres en bois, où au moins un verre a été conservé. Le choix du matériau pour le récepteur de chaleur est étonnamment large, ce qui n'est pas utilisé par les artisans pour assembler le collecteur. Voici une liste d'options populaires :

• tubes en cuivre à parois minces;
• divers tuyaux en polymère à parois minces, de préférence noirs. Un tuyau en polyéthylène PEX pour la plomberie est bien adapté ;
• tubes en aluminium. Certes, il est plus difficile de les connecter que ceux en cuivre;
• radiateurs à panneaux en acier;
• tuyau d'arrosage noir.

Noter. En plus de celles répertoriées, il existe de nombreuses versions exotiques. Par exemple, un capteur solaire à air provenant de canettes de bière ou de bouteilles en plastique. De tels prototypes sont originaux, mais nécessitent un investissement important en main d'œuvre avec un retour douteux.

Dans une caisse en bois assemblée ou un ancien châssis de fenêtre avec un fond attaché et une isolation posée, une tôle couvrant toute la surface du futur appareil de chauffage doit être placée. C'est bien s'il y a une feuille d'aluminium, mais l'acier fin fonctionnera également. Il doit être peint en noir, puis posé des tuyaux sous la forme d'une bobine.

Sans aucun doute, le collecteur pour l'eau de chauffage est mieux fabriqué à partir de tuyaux en cuivre, ils transfèrent parfaitement la chaleur et dureront de nombreuses années.Le serpentin est solidement fixé à l'écran métallique avec des supports ou de toute autre manière disponible, 2 raccords pour l'alimentation en eau sont sortis.

Comme il s'agit d'un collecteur plat et non d'un collecteur sous vide, l'absorbeur de chaleur doit être fermé par le haut avec une structure translucide - verre ou polycarbonate. Ce dernier est plus facile à traiter et plus fiable en fonctionnement, il ne se cassera pas des grèves de grêle.

Après le montage, le capteur solaire doit être installé sur place et raccordé à un réservoir de stockage d'eau. Lorsque les conditions d'installation le permettent, il est possible d'organiser une circulation naturelle de l'eau entre le ballon et le réchauffeur, sinon la pompe de circulation est incluse dans le système.

Conclusion

Chauffer votre maison avec des capteurs solaires de bricolage est une perspective attrayante pour de nombreux propriétaires. Cette option est plus accessible aux résidents des régions du sud, il leur suffit de remplir le système d'antigel et d'isoler correctement le corps. Dans le nord, un collecteur fait maison permettra de chauffer l'eau pour les besoins du ménage, mais il ne suffira pas à chauffer la maison. Il fait froid et les heures de clarté sont courtes.

Ressources énergétiques. L'énergie solaire gratuite pourra fournir de l'eau chaude pour les besoins des ménages au moins 6 à 7 mois par an. Et dans les mois restants - aidez également le système de chauffage.

Mais surtout, un simple capteur solaire (contrairement, par exemple, à partir de) peut être fabriqué indépendamment. Pour ce faire, vous aurez besoin de matériaux et d'outils qui peuvent être achetés dans la plupart des quincailleries. Dans certains cas, même ce que l'on trouve dans un garage ordinaire suffira.

La technologie d'assemblage de chauffe-eau solaire présentée ci-dessous a été utilisée dans le projet "Allumez le soleil - vivez confortablement". Il a été développé spécifiquement pour le projet par une société allemande Un partenaire solaire poursuivi, qui est professionnellement engagée dans la vente, l'installation et le service de capteurs solaires et de systèmes photovoltaïques.

L'idée principale est que tout devrait se révéler bon marché et joyeux. Pour la fabrication du collecteur, des matériaux assez simples et courants sont utilisés, mais son efficacité est tout à fait acceptable. Il est inférieur à celui des modèles d'usine, mais la différence de prix compense pleinement ce défaut.

Les rayons du soleil traversent le verre et réchauffent le capteur, tandis que le vitrage empêche la chaleur de s'échapper. Le verre empêche également la circulation de l'air dans l'absorbeur ; sans lui, le capteur perdrait rapidement de la chaleur en raison du vent, de la pluie, de la neige ou des basses températures extérieures.

Le cadre doit être traité avec un antiseptique et de la peinture pour une utilisation en extérieur.

Des trous traversants sont pratiqués dans le boîtier pour fournir du froid et retirer le liquide chauffé du collecteur.

L'absorbeur lui-même est peint avec un revêtement résistant à la chaleur. Les peintures noires conventionnelles à haute température commencent à se décoller ou à s'évaporer, ce qui entraîne un assombrissement du verre. La peinture doit être complètement sèche avant de poser le couvercle en verre (pour éviter la condensation).

Un réchauffeur est posé sous l'absorbeur. La laine minérale la plus utilisée. L'essentiel est qu'il puisse supporter des températures assez élevées pendant l'été (parfois plus de 200 degrés).

Par le bas, le cadre est recouvert de panneaux OSB, de contreplaqué, de planches, etc. La principale exigence pour cette étape est de s'assurer que le fond du collecteur est protégé de manière fiable contre l'humidité qui pénètre à l'intérieur.

Pour fixer le verre dans le cadre, des rainures sont réalisées ou des bandes sont fixées à l'intérieur du cadre. Lors du calcul des dimensions du cadre, il convient de tenir compte du fait que lorsque le temps (température, humidité) change au cours de l'année, sa configuration changera légèrement. Il reste donc quelques millimètres de marge de chaque côté du cadre.

Un joint de fenêtre en caoutchouc (en forme de D ou de E) est fixé à la rainure ou à la barre. Du verre est placé dessus, sur lequel un scellant est appliqué de la même manière. D'en haut, tout cela est fixé avec de l'étain galvanisé. Ainsi, le verre est solidement fixé dans le cadre, le joint protège l'absorbeur du froid et de l'humidité, et le verre ne sera pas endommagé lorsque le cadre en bois "respire".

Les joints entre les feuilles de verre sont isolés avec du mastic ou du silicone.

Pour organiser le chauffage solaire à la maison, vous avez besoin d'un ballon de stockage. L'eau chauffée par le collecteur est stockée ici, vous devez donc prendre soin de son isolation thermique.

Comme réservoir, vous pouvez utiliser :

• chaudières électriques hors service
• diverses bouteilles de gaz
• fûts à usage alimentaire

La principale chose à retenir est que la pression sera créée dans un réservoir étanche en fonction de la pression du système de plomberie auquel il sera connecté. Tous les conteneurs ne sont pas capables de résister à une pression de plusieurs atmosphères.

Des trous sont pratiqués dans le réservoir pour l'entrée et la sortie de l'échangeur de chaleur, l'entrée d'eau froide et l'entrée d'eau chauffée.

Le réservoir abrite un échangeur de chaleur en spirale. Pour cela, du cuivre, de l'acier inoxydable ou du plastique sont utilisés. L'eau chauffée à travers l'échangeur de chaleur va monter, elle doit donc être placée au fond du réservoir.

Le collecteur est relié au réservoir à l'aide de tuyaux (par exemple, métal-plastique ou plastique) tirés du collecteur au réservoir à travers l'échangeur de chaleur et retour au collecteur. Ici, il est très important d'éviter les fuites de chaleur : le chemin du réservoir au consommateur doit être le plus court possible et les tuyaux doivent être très bien isolés.

Le vase d'expansion est un élément très important du système. C'est un réservoir ouvert situé au point le plus haut du circuit de circulation du fluide. Pour le vase d'expansion, vous pouvez utiliser des récipients en métal et en plastique. Avec son aide, la pression dans le collecteur est contrôlée (en raison du fait que le liquide se dilate à cause du chauffage, les tuyaux peuvent se fissurer). Pour réduire les pertes de chaleur, le réservoir doit également être isolé. Si de l'air est présent dans le système, il peut également sortir par le réservoir. Grâce au vase d'expansion, le collecteur est également rempli de liquide.

Fabriquer des tubes à vide pour un capteur solaire de vos propres mains est tout à fait réaliste. Bien sûr, cela prendra du temps. Mais il n'y a rien de difficile à cela.

Dans cet article, nous allons vous montrer comment fabriquer un tube pour un capteur solaire sous vide. Toutes les fournitures et tous les outils pour cela sont faciles à trouver. La seule chose dont vous avez besoin est d'acheter un flacon en verre pour un tube à vide.

Faire une âme en cuivre

Afin de fabriquer le noyau dans lequel il sera situé, vous aurez besoin d'un tube de cuivre de climatisation ordinaire. Son diamètre optimal est de 10 mm. L'épaisseur de paroi avec ce diamètre sera de 3,5 mm.

La longueur doit être choisie en fonction de la profondeur du flacon en verre afin que le tube n'atteigne pas son fond de 4 à 5 cm.Ajoutez à la longueur totale la profondeur à laquelle le tube entrera dans le corps du collecteur (voir Fig.).

Une fois le tube coupé, vous devez fabriquer le réservoir supérieur. Pour ce faire, vous avez besoin d'un outil spécial pour l'évasement. Avec lui, vous devez élargir le tube à un diamètre intérieur de 20-22 mm. S'il est inférieur, le transfert de chaleur sera pire. Quand plus - l'épaisseur de paroi sera petite, ils peuvent se fissurer.

Si vous avez la partie supérieure du collecteur de vide, mesurez le diamètre des trous. Faites l'évasement de sorte que l'expansion recouvre complètement le trou et que l'eau ou le liquide de refroidissement ne s'écoule pas du collecteur.

Revêtement sélectif

Dans la plupart des cas, les flacons en verre pour tubes à vide sont vendus pré-revêtus. Sinon, vous devrez l'appliquer vous-même. Cela n'a aucun sens de faire des solutions et des mélanges faits maison, ils sont inefficaces. Désormais, il est facile de trouver des peintures sélectives pour capteurs solaires. Le leader du marché est Iliolac (Iliolac).

Vous pouvez simplement verser la peinture dans le flacon et humidifier tous les murs, mais cela représentera une grosse dépense. Il est préférable de prendre un long bâton ou une épingle dont l'extrémité est enveloppée d'un chiffon. Lorsque vous peignez, essayez d'éviter l'apparition de "traits", etc.

Avant de peindre, lavez l'intérieur du flacon avec un détergent, séchez, dégraissez et laissez sécher.

Verser du propylène glycol

Pour un fonctionnement normal du tube collecteur à vide, il est nécessaire que le noyau en cuivre soit rempli de propylène glycol au tiers. Vous pouvez calculer son volume en utilisant la formule suivante :

V =D xD xH/4

Dans la formule :

• V est le volume requis de propylène glycol en millilitres ;
• D est le diamètre intérieur du tube en centimètres ;
• H est la longueur totale du tube.

Après avoir versé du propylène glycol, roulez la partie supérieure de la rallonge au maximum afin qu'il reste un trou de diamètre minimum. Puis soudez.

Bout

S'il n'est pas possible d'acheter des prises prêtes à l'emploi, vous devrez fabriquer les vôtres. Tout polymère dont le point de fusion est supérieur à 150 degrés convient à cela. Un exemple est le polyuréthane.