Solarni kolektori za privatnu kuću vlastitim rukama. DIY solarni kolektor

Ali princip grijanja vode je identičan - svi uređaji rade prema istoj razvijenoj shemi. U dobrom vremenu sunčeve zrake počinju zagrijavati rashladnu tekućinu. Prolazi kroz tanke elegantne cijevi, pada u spremnik s tekućinom. Rashladno sredstvo i cijevi postavljeni su preko cijele unutarnje površine spremnika. Zahvaljujući ovom principu, tekućina u aparatu se zagrijava. Kasnije je zagrijanu vodu dopušteno koristiti za kućne potrebe. Dakle, moguće je zagrijati prostoriju, koristiti zagrijanu tekućinu za tuš kabine kao opskrbu toplom vodom.

Temperatura vode može se kontrolirati razvijenim senzorima. Ako dođe do previše hlađenja tekućine, ispod unaprijed određene razine, tada će se automatski uključiti posebno pomoćno grijanje. Solarni kolektor se može spojiti na električni ili plinski bojler.

Prikazana je shema rada prikladna za sve solarne bojlere. Takav je uređaj savršen za grijanje male privatne kuće. Do danas je razvijeno nekoliko uređaja: ravni, vakuumski i zračni uređaji. Načelo rada takvih uređaja je vrlo slično. Nosač topline se zagrijava od sunčevih zraka uz daljnji izlaz energije. Ali postoje mnoge razlike na poslu.

Video o različitim vrstama alternativnih izvora grijanja

ravni kolektor

Zagrijavanje rashladne tekućine u takvom uređaju događa se zbog pločastog apsorbera. To je ravna ploča od toplinski intenzivnog metala. Gornja površina ploče u tamnoj nijansi posebno razvijene boje. Zmijolika cijev je zavarena na dnu uređaja.

Ova publikacija predstavlja rezultate opsežnog istraživanja blogera Sergeya Yurka. Prikazana su 3 solarna kolektora koje je majstor napravio vlastitim rukama, a najučinkovitiji od njih je takozvani 3-filmski kolektor, koji zagrijava vodu do 60 stupnjeva. Postoji jednostavniji film od 2, koji može dovesti vodu do 55 stupnjeva. Najjednostavniji i najjeftiniji 1 film, ali osigurava samo zagrijavanje do 35 ili 40 stupnjeva.

Trošak jednog četvornog metra ovih primitivnih kolektora je oko tisuću puta jeftiniji od tvorničkih analoga, pa se postavlja pitanje: što je tako dobro u brendiranim kolektorima da koštaju tisuću puta više od primitivnih koje svatko može napraviti vlastitim ruke u nekoliko sati, trošeći oskudan novac.

Usporedit ćemo jednostavne kolektore sa skupim tvorničkim modelima u smislu učinkovitosti, ekonomske isplativosti i drugih karakteristika. I ova usporedba nije uvijek u korist tvorničkih uređaja. Video na temu: napravit ćemo najjednostavnije solarne kolektore i vidjeti za što su sposobni. Također ćemo saznati u kojim slučajevima ima smisla odustati od jeftine solarne topline iz ovih primitivnih struktura kako bismo platili stotine ili tisuće puta skuplje da bismo dobili isti učinak od skupljih uređaja.

Osobni interes autora videa za temu temelji se na pretpostavci da su tvornički solarni kolektori evolucijska slijepa ulica za solarnu toplinsku energiju, budući da su, primjerice, solarni paneli pojeftinili više od stotinu puta posljednjih nekoliko desetljeća, a grafikon prikazuje proces smanjenja cijena.

Nameće se ideja da je evolucija solarnih kolektora krenula pogrešnim putem i stoga se ima smisla vratiti najjednostavnijim tehnologijama.

Crni film je jedino od čega se sastoji 1-filmski primitivni kolektor, odnosno voda se ulijeva na film i očito je da će se za vrijeme sunca ta voda zagrijati. Može se kupiti na tržnici u bilo kojem gradu. Majstor je kupio tri četvorna metra za 15 grivna. Cijena kolektora je 15 eurocenti po četvornom metru.

Ali ima smisla dodati još jedan - prozirni film koji će prekriti površinu zagrijane vode. Temperatura grijanja se drastično povećava jer drugi film sprječava isparavanje vode. Prodaje se u bilo kojem bazaru staklenika i zbog ovog drugog sloja cijena kolektora raste na 35 eurocenti po kvadratnom metru.

Ali postoji i verzija s 3 folije, a dodatna folija je također prozirna, to će povećati cijenu kolektora na 55 eurocenti po kvadratnom metru.


Funkcija 3 filma, poput stakla tvorničkog ravnog kolektora, odnosno između stakla i crnog apsorbera stvara se sloj zraka debljine nekoliko centimetara, zrak je toplinski izolator.

Koliko je filmova potrebno za dobro zagrijavanje vode?

Eksperimentalna mjerenja dala su neočekivane rezultate, jer se pokazalo da u našem slučaju rezultat korištenja trećeg filma nije toliko učinkovit kao u slučaju tvorničkog ravnog kolektora - temperatura zagrijavanja vode se povećava, ali samo za nekoliko stupnjeva. Štoviše, naša tri kolektora mogu imati različite dizajne. Na primjer, 2 filma - prozirna polietilenska folija, prodaje se na bazarima u obliku rukava. Voda se ulijeva u rukav, a ulogu donjeg crnog filma igra crna površina krova visoke zgrade.


Slična studija, ali s rukavom od ne prozirnog, već crnog filma. Ako je drugi film crn, opcija je poželjnija samo ako postoji dobra cirkulacija vode kroz sustav. Kolektor je zagrijao 100 litara vode na 66 stupnjeva. Možete primijetiti nekoliko komplikacija dizajna, uključujući ploču od polistirenske pjene debljine 3 cm. ali eksperimenti su pokazali da će toplinska izolacija ispod kolektora povećati temperaturu grijanja, ali ne radikalno.

Pokus u kolovozu sa zagrijavanjem vode pri temperaturi zraka u hladu od 35 stupnjeva pokazao je da filmski kolektor s dobrom toplinskom izolacijom zagrijava vodu na 63 stupnja, au istom trenutku drugi kolektor zagrijava vodu na 57 stupnjeva, iako nije bilo toplinska izolacija ispod njega i njegov prvi film ležao je točno na tlu.

Dodatne funkcije obrtničkog vrtnog kolektora

Također je zanimljivo napomenuti da jednoslojni kolektor obavlja funkciju prikupljanja kišnice tijekom kiše, što može biti relevantno za neke kuće i prostore. osim toga, 1 film i 2 film kolektora mogu noću djelovati kao rashladni toranj, odnosno uzimaju toplinu od vode koja se koristi za rashladne sustave. Može se koristiti u načinu rada kada tijekom dana kroz njih cirkulira voda koju je potrebno zagrijati. a noću kolektor hladi vodu spremnika. danju se voda iz njih koristi za izvlačenje topline. uzrokujući njegovo zagrijavanje. i tako se iduće noći mora ponovno ohladiti sakupljačima.

Zanimljivo je da visina vode u kolektorima može premašiti nekoliko centimetara. to su i solarni kolektori i spremnik tople vode. Odnosno, rade poput dobro poznate crne bačve na ljetnom pljusku.

No očito je da se nakon nestanka sunca voda u kolektoru hladi. Za ovaj slučaj može biti zanimljiv kolektor s tri sloja filma u kojem se voda sporo hladi.

Na slici. Trošak tvorničkih toplinskih kolektora tisuću je puta skuplji od predstavljenih samostalno izrađenih.

Statistika mjerenja učinkovitosti kućnih i tvorničkih solarnih grijača

Dana 1. kolovoza proveo sam eksperiment za mjerenje učinka 2 sakupljača filma. Tijekom sunčanog dana mjerio je temperaturu vode i unosio je u tablicu.

U sljedećoj tablici interpretacija dobivenih rezultata, u stupcu je količina topline koju je kolektor stvarno proizveo.


Opisano u foto bilješci kako je izračunato iz mjerenja temperature. U drugom stupcu, količina sunčevog zračenja koja je pogodila solarni kolektor. a važno je napomenuti da ovisi o kutu Sunca iznad horizonta, točnije o sinusu tog kuta.

Zanimljivo je da je u tom razdoblju proizvodnja topline kolektora bila veća od količine sunčevog zračenja. ali nema paradoksa ako obratite pažnju na temperaturnu razliku. U to vrijeme temperatura zraka bila je viša od vode u kolektoru, pa se zagrijavala ne samo zbog apsorpcije sunčevog zračenja, već i zbog zagrijavanja iz toplijeg zraka. ali u drugim je vremenima voda već bila toplija od zraka. štoviše, što je veća temperaturna razlika, to je veće curenje topline iz vode u okolni zrak. manje korisne topline koju proizvodi kolektor. Može se zaključiti da čim temperatura vode dosegne oko 60 stupnjeva, ona će prestati grijati, jer će spomenuti toplinski gubici biti jednaki protoku sunčeve energije u kolektor.

U krajnjem desnom stupcu tablice upisuje se izmjerena ogrjevna snaga kolektora po jedinici površine, može se usporediti sa stupcem s ogrjevnom snagom jednog kvadratnog metra tvorničkog kolektora pod istim uvjetima. Opisano je kako izračunati snagu. Jedan četvorni metar tvorničkog modela ima prednost u odnosu na istu površinu domaćeg samo pri radu na visokim temperaturama vode. a ako trebate zagrijati vodu s temperaturom iznad 60-70 stupnjeva, tada kolektor rukotvorina uopće neće moći raditi. u isto vrijeme, 1 kvadratni metar domaćeg izmjenjivača topline će proizvesti znatno više topline od jednog kvadratnog metra tvorničkog kada je temperatura vode niža od temperature okolnog zraka.

Rezultati su objašnjeni energetskim karakteristikama kolektora od 2 filma.

A ovo je procjena karakteristika drugih vrsta primitivnih grijača.

Približne karakteristike tvorničkih ravnih kolektora prikazane su u putovnici.

Na internetu možete pronaći takve karakteristike za gotovo svaku marku. Tablica pokazuje da markirani izmjenjivač topline ima prednost u ovom koeficijentu, zbog čega može raditi na visokim temperaturama. ali s druge strane, vlastiti kolektor radi mnogo bolje od tvorničkog u slučaju da trebate zagrijati vodu s temperaturom ispod zraka. Na primjer, ako trebate zagrijati vodu od 10 stupnjeva iz podzemnog bunara tijekom toplinskog vala od 30 stupnjeva. činjenica je da je ispravnije nazvati koeficijent ne gubitke topline, već koeficijent prijenosa topline. Budući da ako je voda u kolektoru hladnija od zraka, tada nema gubitka topline u kolektoru, već naprotiv, dodatna toplina ulazi u njega iz toplijeg zraka. Ovaj koeficijent se tumači na način da ako se temperaturna razlika između vode i zraka poveća za 1 stupanj, tada se izmjena topline kroz svaki kvadratni metar kolektora povećava za 20 vata.

Ova karakteristika (optička učinkovitost) pokazuje učinkovitost pretvaranja sunčevog zračenja u korisnu toplinu u uvjetima kada je temperatura rashladnog sredstva u kolektoru jednaka temperaturi okoline. Napomena opisuje zašto najjednostavniji kolektori imaju ovaj pokazatelj nešto bolji od tvorničkih. Ali to je učinkovitost novog čistog kolektora, a primitivni su vrlo osjetljivi na prljavštinu. Donji tekst opisuje koliko se prljavštine nakuplja u njima tijekom uporabe.

Prljavština i mjehurići u jednostavnim domaćim kolektorima

* Puno razne prljavštine dolazi u vodu kolektora s 1 filmom izvana. Kod 2- i 3-slojnih uređaja ovaj problem se izražava u naslagama prašine na gornjem filmu, a nakon sušenja kiše ili rosne vode ta se prljavština grupira u neprozirne mrlje, što može značajno smanjiti učinkovitost kolektora. Ali s druge strane, postoji nekoliko jednostavnih načina za uklanjanje ove prljavštine nakon kiše.
* Puno prljavštine također ispada iz vode u obliku malih pahuljica na površini vode ili velikih pahuljica na dnu. Te se oborine pojačavaju zagrijavanjem vode.
* Također se nakuplja “bijeli premaz” (na vrhu 1. i dnu 2. filma), što značajno smanjuje učinkovitost. Vrlo se čvrsto pričvršćuje na filmove, tj. ne skida se mlazom vode (a teško se istrlja četkom i ne do kraja). Možda je to taloženje soli iz zagrijane vode, možda su to posljedice razgradnje plastičnih folija.
* Dio prljavštine u kolektoru može se pripisati produktima razgradnje polietilena uslijed UV zračenja i visoke temperature. Tipično, polietilen se raspada na vodikov peroksid, aldehide i ketone. U osnovi, to su plinovi ili tekućine koje su visoko topljive u vodi. oni. čini se da ne ispadaju.
* Učinkovitost kolektora također je smanjena zbog velikog broja mjehurića plina (do nekoliko milimetara u promjeru na vrhu 1. i dnu 2. filma), koji se oslobađaju kada se voda zagrijava (Kada se zagrijava, smanjuje se topljivost plinova u vodi). Zanimljivo je da kada se kolektor nalazi na tlu, na njegovom 1. filmu praktički nema mjehurića (ali ih ima na dnu 2.)
* Ispod 2. filma mogu se stvoriti veliki mjehurići, kao i zrak u naborima. Ta se područja brzo zamagljuju, a to smanjuje učinkovitost.
* Na rubovima kolektora, 2. film ne smije biti uz vodu: u takvim područjima dno se zamagljuje i stoga slabo propušta sunčevo zračenje.
* Kod kolektora s 3 filma može doći do zamagljivanja donjeg dijela 3. filma. To se događa kada je 2. film nepravilno postavljen (zbog čega para iz kolektora može prodrijeti ispod 3. filma) ili zbog njegovog oštećenja. U takvim slučajevima trebate postaviti 3. film tako da vjetar lagano prozračuje prostor između njega i 3. sloja.

Onečišćenje kolektora vode zbog razgradnje polietilenskih filmova

Ovo raspadanje bit će posljedica istovremenog djelovanja atmosferskog kisika, ultraljubičastog sunčevog zračenja i temperature od 50-60 stupnjeva. Polietilen se razlaže na aldehide, ketone, vodikov peroksid itd.
Kada se zagrije u kolektoru svake 1 cu. m vode, njegovi polietilenski filmovi emitirat će oko 1 g produkata razgradnje (Ima oko 100 g 1. i 2. filma na 1 m2 kolektora, a tijekom svog rada ispustit će, prema vrlo grubim procjenama, oko 10 g “proizvoda razgradnje” i zagrijati oko 10 kubnih metara vode). Ali nije jasno koliko će od tih 1 mg/litri otići u vodu, a koliko će odletjeti u atmosferu, taložiti se na dnu kolektora i spremnika tople vode, otići u taj “bijeli cvat” (o kojem sam govorio o u prethodnom tekstu), neće izaći izvan mase polietilena
Osim toga, nije jasan povoljan učinak na pročišćavanje vode zbog njenog boravka i zagrijavanja u kolektoru (a tamo iz njega ispada dosta taloga), kao i zbog njenog boravka u spremniku tople vode. Dakle, prema grubim procjenama, u vodu će ući 0,1-0,5 mg / litri proizvoda razgradnje polietilena, koji će se rasporediti na desetke kemikalija. tvari s koncentracijama od 0,001-0,1 mg po litri zagrijane vode. Budući da ovo nije daleko od MPC štetnih tvari, konzultacija sa SES-om neće biti suvišna. Na primjer, prema normi GN 2.1.5.689-98 "Najveće dopuštene koncentracije (MPC) kemijskih tvari u vodi vodnih tijela za piću vodu u kućanstvu i kulturnu i kućansku uporabu":
– Postoji ograničenje od 13 kom. aldehidi - MPC od 0,003 mg / litra do 1 mg / litra, na primjer, formaldehid MPC - 0,05 mg / litra, a najstroži zahtjevi za benzaldehid - 0,003 mg / litra
– MPC za vodikov peroksid – 0,1 mg/litri
– 3 kom. egzotični ketoni također imaju ograničenja s MPC 0,1-1,0 mg / litri

Nalazi:

1) Ako voda "stagnira" u kolektorima, tada će koncentracija "proizvoda raspada" u njoj biti višestruko ili desetke puta veća. Možda bi bilo bolje baciti vodu.
2) Poželjno je koristiti tanje filmove (oni će dati manje "produkta raspadanja").
3) Poželjno je da su filmovi što je moguće više stabilizirani. Na primjer, staklenik je poželjniji od običnog (ne obojenog) polietilena, stabiliziran je protiv izlaganja UV zračenju. Drugi primjer: polietilen visoke gustoće se zbog visoke temperature sporije razgrađuje od polietilena niske gustoće.
4) Omjer površine kolektora prema potrebama objekta (u toploj vodi) poželjno je što manji. To je, na primjer, s dnevnom potrebom od 10 kubnih metara. m tople vode, stanica s 50 m2. kolektori daju zagađenje (koncentraciju štetnih tvari) vode deset puta manje nego stanica s 500 m2. kolektori, uključujući i zbog niže temperature zagrijavanja vode kolektorima, što smanjuje brzinu razgradnje polietilena.
5) Ako je 2. film kolektora crn (a ne proziran), tada bi zagađenje vode trebalo biti nekoliko puta manje (budući da UV zračenje prodire samo u gornji sloj 2. filma).
6) Možete razmišljati o takvoj mogućnosti rada solarne stanice kada su kolektori grijani
servisnu vodu, koja zatim svoju toplinu prenosi kroz izmjenjivač topline na čistu PTV vodu.

Što je bolje koristiti film za prikupljanje sunčeve topline - crni ili prozirni?

Optička učinkovitost je osjetno smanjena zbog mjehurića zraka i zamagljivanja drugog sloja kolektorskog filma. to je zbog činjenice da će učinkovitost stvarno upravljanog uređaja tijekom cijelog razdoblja rada biti nekoliko desetaka posto manja. Stoga nema smisla težiti skupim folijama velike trajnosti, jer će nakon nekoliko mjeseci rada nakupiti toliko prljavštine da će se folije htjeti zamijeniti. Zbog takvih problema s raznim nečistoćama, skloni smo vjerovati da bi 2. film ipak trebao biti neproziran, ali crn.

Ovaj kolektor ima crni film i nema drastičnog smanjenja učinkovitosti zbog prljavštine. Ali on ima problem - sunce grije samo tanki gornji sloj vode. Ipak, postoji nekoliko opcija za rješavanje problema, koje će se dobiti nakon istraživanja.

Važno je imati na umu da vjetar povećava koeficijent gubitka topline kod primitivnih kolektora, au slučaju jednoslojnih ovaj učinak vjetra može biti radikalan, budući da se gubici topline iz kolektora povećavaju zbog isparavanja vode i mogu doseći poanta je da će čak i na savršeno sunčan dan, ali uz jak vjetar i nisku vlažnost, 1-film moći zagrijati vodu samo nekoliko stupnjeva iznad temperature okoline. Osim toga, koeficijent k1 mora se povećati za nekoliko desetaka posto ako ispod kolektora nema toplinske izolacije i on leži neposredno na tlu, na krovnoj površini itd.

Serija 2 ovog filma uspoređuje primitivne i tvorničke razdjelnike na teme zimskog rada, lakoće spajanja, ekonomske isplativosti, primjene u praksi.

Drugi dio (o radu zimi)

3, 4 serije (održavanje)

– Eksperimentirajte s ulijevanjem vode u omotač od polietilenske folije:

Na tržištu se već duže vrijeme pojavljuju razni solarni kolektori. Riječ je o uređajima koji koriste sunčevu energiju za zagrijavanje vode za potrebe kućanstva. Ali visoki troškovi sprječavaju ih da steknu popularnost među korisnicima, to je problem svih alternativnih izvora energije. Na primjer, ukupni trošak nabave i instaliranja postrojenja za potrebe prosječne obitelji iznosio bi 5000 USD. Ali postoji izlaz: solarni kolektor možete napraviti vlastitim rukama od pristupačnih materijala. Kako to implementirati bit će opisano u ovom materijalu.

Kako radi solarni kolektor?

Načelo rada kolektora temelji se na apsorpciji (apsorpciji) toplinske energije sunca posebnim prijemnim uređajem i njegovom prijenosu uz minimalne gubitke u rashladnu tekućinu. Kao prijemnici koriste se bakrene ili staklene cijevi obojene u crno.

Uostalom, poznato je da se predmeti koji imaju tamnu ili crnu boju najbolje upijaju toplinom. Rashladno sredstvo je najčešće voda, ponekad zrak. Prema dizajnu, solarni kolektori za grijanje doma i opskrbu toplom vodom su sljedećih vrsta:

• zrak;
• vodeni stan;
• vodeni vakuum.

Između ostalog, zračni solarni kolektor odlikuje se jednostavnim dizajnom i, sukladno tome, najnižom cijenom. To je panel - prijemnik sunčevog zračenja izrađen od metala, zatvoren u zatvorenom kućištu. Čelični lim za bolji prijenos topline opremljen je rebrima sa stražnje strane i položen je na dno s toplinskom izolacijom. Na prednjoj strani ugrađeno je prozirno staklo, a na bočnim stranama kućišta nalaze se otvori s prirubnicama za spajanje zračnih kanala ili drugih ploča, kao što je prikazano na dijagramu:

Zrak koji ulazi kroz otvor s jedne strane prolazi između čeličnih rebara i, primivši toplinu od njih, izlazi s druge strane.

Moram reći da ugradnja solarnih kolektora s grijanjem zraka ima svoje karakteristike. Zbog niske učinkovitosti, potrebno je koristiti nekoliko sličnih panela spojenih u bateriju za grijanje prostora. Osim toga, svakako će vam trebati ventilator, jer se zagrijani zrak iz kolektora koji se nalaze na krovu neće sam spustiti. Dijagram strujnog kruga zračnog sustava prikazan je na donjoj slici:

Jednostavan uređaj i princip rada omogućuju vam proizvodnju kolektora zračnog tipa vlastitim rukama. Ali za nekoliko kolektora trebat će puno materijala, a uz njihovu pomoć još uvijek neće uspjeti zagrijati vodu. Iz tih razloga domaći obrtnici radije se bave grijačima vode.

dizajn ravnog kolektora

Za samostalnu proizvodnju od najvećeg su interesa ravni solarni kolektori namijenjeni zagrijavanju vode. Prijemnik topline smješten je u pravokutno kućište od metala ili aluminijske legure - ploča u koju je utisnut svitak bakrene cijevi. Prijamnik je izrađen od aluminija ili bakra presvučen crnim apsorpcijskim slojem. Kao iu prethodnoj verziji, dno ploče je odvojeno od dna slojem toplinsko-izolacijskog materijala, a ulogu poklopca igra izdržljivo staklo ili polikarbonat. Slika ispod prikazuje uređaj solarnog kolektora:

Crna ploča apsorbira toplinu i prenosi je na rashladnu tekućinu koja se kreće kroz cijevi (voda ili antifriz). Staklo ima 2 funkcije: propušta sunčevo zračenje do izmjenjivača topline i služi kao zaštita od padalina i vjetra, koji smanjuju učinkovitost grijača. Svi spojevi su napravljeni čvrsto tako da prašina ne ulazi unutra i staklo ne gubi prozirnost. Opet, toplina sunčevih zraka ne bi trebala biti odzračena vanjskim zrakom kroz pukotine, o tome ovisi učinkovit rad solarnog kolektora.

Ova vrsta je najpopularnija među kupcima zbog optimalnog omjera cijene i kvalitete, a među domaćim majstorima zbog relativno jednostavnog dizajna. Ali takav se kolektor može koristiti za grijanje samo u južnim regijama, s padom vanjske temperature, njegova izvedba značajno pada zbog velikih gubitaka topline kroz kućište.

Uređaj za vakuumski kolektor

Druga vrsta vodenih solarnih grijača proizvedena je korištenjem suvremenih tehnologija i naprednih tehničkih rješenja, te stoga pripada visokoj cjenovnoj kategoriji. U kolektoru postoje dva takva rješenja:

• toplinska izolacija vakuumom;
• korištenje energije isparavanja i kondenzacije tvari koja vrije na niskoj temperaturi.

Idealna opcija za zaštitu apsorbera kolektora od gubitka topline je zatvoriti ga u vakuum. Bakrena cijev napunjena rashladnim sredstvom i prekrivena upijajućim slojem smještena je unutar izdržljive staklene tikvice, zrak se evakuira iz prostora između njih. Krajevi bakrene cijevi ulaze u cijev kroz koju teče rashladna tekućina. Što se događa: rashladno sredstvo ključa pod utjecajem sunčeve svjetlosti i pretvara se u paru, diže se uz cijev i od kontakta s rashladnim sredstvom kroz tanku stijenku ponovno se pretvara u tekućinu. Dolje je prikazan radni dijagram kolektora:

Trik je u tome što u procesu pretvaranja u paru tvar apsorbira mnogo više toplinske energije nego tijekom uobičajenog zagrijavanja. Specifična toplina isparavanja bilo koje tekućine veća je od njenog specifičnog toplinskog kapaciteta, pa su vakuumski solarni kolektori vrlo učinkoviti. Kondenzirajući se u cijevi s tekućim nosačem topline, rashladno sredstvo prenosi svu toplinu na njega, a ono teče prema dolje za novi dio sunčeve energije.

Zahvaljujući svom dizajnu, vakuumski grijači se ne boje niskih temperatura i ostaju operativni čak iu mrazu, pa se stoga mogu koristiti u sjevernim regijama. Intenzitet zagrijavanja vode u ovom slučaju je niži nego ljeti, jer zimi manje topline od sunca dolazi na zemlju, oblačnost često ometa. Jasno je da je jednostavno nerealno napraviti staklenu tikvicu s evakuiranim zrakom kod kuće.

Bilješka. Postoje vakuumske cijevi za kolektor napunjene izravno rashladnom tekućinom. Nedostatak im je serijski spoj; ako jedna tikvica pokvari, morat ćete promijeniti cijeli bojler.

Kako napraviti solarni kolektor?

Prije početka rada trebali biste odlučiti o dimenzijama budućeg bojlera. Nije lako napraviti točan izračun područja izmjene topline, puno ovisi o intenzitetu sunčevog zračenja u određenoj regiji, lokaciji kuće, materijalu kruga grijanja i tako dalje. Ispravno bi bilo reći da što je toplinski kolektor veći, to bolje. Međutim, njegove dimenzije su vjerojatno ograničene mjestom na kojem se planira postaviti. Dakle, moramo krenuti od područja ovog mjesta.

Tijelo je najlakše napraviti od drveta, postavljajući sloj pjene ili mineralne vune na dno. Također je u tu svrhu prikladno koristiti krila starih drvenih prozora, gdje je sačuvano barem jedno staklo. Izbor materijala za prijemnik topline je neočekivano širok, što majstori ne koriste za sastavljanje kolektora. Evo popisa popularnih opcija:

• bakrene cijevi tankih stijenki;
• razne polimerne cijevi s tankim zidovima, po mogućnosti crne. Polietilenska PEX cijev za vodovod je dobro prilagođena;
• aluminijske cijevi. Istina, teže ih je spojiti od bakrenih;
• čelični panelni radijatori;
• crno vrtno crijevo.

Bilješka. Osim navedenih, postoje mnoge egzotične verzije. Na primjer, zračni solarni kolektor iz limenki piva ili plastičnih boca. Takvi prototipovi su originalni, ali zahtijevaju značajno ulaganje rada s sumnjivim povratom.

U sastavljenu drvenu kutiju ili staro prozorsko krilo s pričvršćenim dnom i postavljenom izolacijom treba postaviti metalni lim koji pokriva cijelu površinu budućeg grijača. Dobro je ako postoji aluminijski lim, ali će raditi i tanki čelik. Mora se obojiti u crno, a zatim položiti cijevi u obliku zavojnice.

Bez sumnje, kolektor za grijanje vode je najbolje napraviti od bakrenih cijevi, savršeno prenose toplinu i trajat će dugi niz godina. Zavojnica je čvrsto pričvršćena na metalni zaslon pomoću nosača ili na bilo koji drugi dostupan način, 2 priključka za dovod vode iznose se.

Budući da se radi o ravnom, a ne o vakuumskom kolektoru, apsorber topline mora biti zatvoren odozgo prozirnom strukturom - staklom ili polikarbonatom. Potonji je lakši za obradu i pouzdaniji u radu, neće se slomiti od udara tuče.

Nakon montaže, solarni kolektor mora biti postavljen na mjesto i spojen na spremnik za vodu. Kada uvjeti ugradnje dopuštaju, moguće je organizirati prirodnu cirkulaciju vode između spremnika i grijača, inače je cirkulacijska pumpa uključena u sustav.

Zaključak

Grijanje vašeg doma pomoću solarnih kolektora „uradi sam“ privlačna je mogućnost za mnoge vlasnike kuća. Ova je opcija pristupačnija stanovnicima južnih regija, samo moraju napuniti sustav antifrizom i pravilno izolirati tijelo. Na sjeveru, domaći kolektor pomoći će u zagrijavanju vode za potrebe kućanstva, ali neće biti dovoljno za grijanje kuće. Hladno je i kratak dan.

Izvori energije. Besplatna sunčeva energija moći će osigurati toplu vodu za potrebe kućanstva najmanje 6-7 mjeseci godišnje. A u preostalim mjesecima - također pomoći sustav grijanja.

Ali što je najvažnije, jednostavan solarni kolektor (za razliku od, na primjer, od) može se napraviti samostalno. Da biste to učinili, trebat će vam materijali i alati koji se mogu kupiti u većini trgovina hardverom. U nekim će slučajevima biti dovoljno i ono što se nađe u običnoj garaži.

U projektu je korištena dolje prikazana tehnologija sklapanja solarnih grijača "Upali sunce - živi ugodno". Posebno ga je za projekt razvila njemačka tvrtka Solarni partner tužen, koja se profesionalno bavi prodajom, montažom i servisom solarnih kolektora i fotonaponskih sustava.

Glavna ideja je da sve treba ispasti jeftino i veselo. Za proizvodnju kolektora koriste se prilično jednostavni i uobičajeni materijali, ali njegova učinkovitost je sasvim prihvatljiva. Niži je od tvorničkih modela, ali razlika u cijeni u potpunosti nadoknađuje ovaj nedostatak.

Sunčeve zrake prolaze kroz staklo i zagrijavaju kolektor, dok ostakljenje sprječava odlazak topline. Staklo također otežava kretanje zraka u apsorberu, bez njega bi kolektor brzo gubio toplinu zbog vjetra, kiše, snijega ili niskih vanjskih temperatura.

Okvir treba tretirati antiseptikom i bojom za vanjsku upotrebu.

U kućištu su napravljene rupe za dovod hladnoće i uklanjanje zagrijane tekućine iz kolektora.

Sam apsorber je obojen premazom otpornim na toplinu. Konvencionalne crne boje na visokim temperaturama počinju se ljuštiti ili isparavati, što dovodi do tamnjenja stakla. Boja mora biti potpuno suha prije postavljanja staklenog poklopca (kako bi se spriječila kondenzacija).

Ispod apsorbera se postavlja grijač. Najčešće korištena mineralna vuna. Glavna stvar je da može izdržati prilično visoke temperature tijekom ljeta (ponekad i preko 200 stupnjeva).

Odozdo je okvir obložen OSB pločama, šperpločom, pločama itd. Glavni zahtjev za ovu fazu je osigurati da je dno kolektora pouzdano zaštićeno od prodora vlage unutra.

Za pričvršćivanje stakla u okviru, izrađuju se utori ili se trake pričvršćuju na unutarnju stranu okvira. Prilikom izračunavanja dimenzija okvira treba uzeti u obzir da će se njegova konfiguracija malo promijeniti kada se vrijeme (temperatura, vlaga) mijenja tijekom godine. Stoga se sa svake strane okvira ostavlja nekoliko milimetara margine.

Gumena brtva prozora (u obliku slova D ili E) pričvršćena je na utor ili šipku. Na njega se postavlja staklo na koje se na isti način nanosi brtvilo. Odozgo je sve to pričvršćeno pocinčanim limom. Tako je staklo sigurno učvršćeno u okviru, brtva štiti apsorber od hladnoće i vlage, a staklo se neće oštetiti kada drveni okvir "diše".

Spojevi između staklenih ploča izolirani su brtvilom ili silikonom.

Da biste organizirali solarno grijanje kod kuće, potreban vam je spremnik. Ovdje se skladišti voda koju grije kolektor, pa treba voditi računa o njegovoj toplinskoj izolaciji.

Kao spremnik možete koristiti:

• neradni električni kotlovi
• razne plinske boce
• bačve za prehrambene potrebe

Glavna stvar koju treba zapamtiti je da će se pritisak stvoriti u zatvorenom spremniku ovisno o tlaku vodovodnog sustava na koji će biti spojen. Nije svaki spremnik u stanju izdržati pritisak od nekoliko atmosfera.

U spremniku se izrađuju rupe za ulaz i izlaz izmjenjivača topline, ulaz hladne vode i ulaz zagrijane vode.

U spremniku se nalazi spiralni izmjenjivač topline. Za to se koriste bakar, nehrđajući čelik ili plastika. Voda zagrijana kroz izmjenjivač topline će se podići, pa je treba staviti na dno spremnika.

Kolektor je spojen na spremnik pomoću cijevi (na primjer, metal-plastika ili plastika) izvučenih iz kolektora u spremnik kroz izmjenjivač topline i natrag u kolektor. Ovdje je vrlo važno spriječiti curenje topline: put od spremnika do potrošača mora biti što kraći, a cijevi moraju biti vrlo dobro izolirane.

Ekspanzijski spremnik je vrlo važan element sustava. To je otvoreni rezervoar koji se nalazi na najvišoj točki kruga cirkulacije tekućine. Za ekspanzijski spremnik možete koristiti metalne i plastične posude. Uz njegovu pomoć kontrolira se tlak u razvodniku (zbog činjenice da se tekućina širi od zagrijavanja, cijevi mogu puknuti). Kako bi se smanjio gubitak topline, spremnik također mora biti izoliran. Ako je zrak prisutan u sustavu, može izaći i kroz spremnik. Kroz ekspanzijski spremnik kolektor se također puni tekućinom.

Izrada vakuumskih cijevi za solarni kolektor vlastitim rukama sasvim je realna. Naravno, trebat će neko vrijeme. Ali u ovome nema ništa teško.

U ovom članku ćemo vam pokazati kako napraviti cijev za vakuumski solarni kolektor. Sve zalihe i alate za to lako je pronaći. Jedino što trebate je kupiti staklenu tikvicu za vakuumsku cijev.

Izrada bakrene jezgre

Za izradu jezgre u kojoj će se nalaziti potrebna vam je obična bakrena cijev za klimu. Njegov optimalni promjer je 10 mm. Debljina stijenke s ovim promjerom bit će 3,5 mm.

Duljina mora biti odabrana prema dubini staklene tikvice tako da cijev ne dosegne svoje dno za 4-5 cm. Ukupnoj duljini dodajte dubinu do koje će cijev ući u tijelo kolektora (vidi sliku).

Nakon što je cijev izrezana, morate napraviti gornji spremnik. Da biste to učinili, potreban vam je poseban alat za paljenje. S njim morate proširiti cijev na unutarnji promjer od 20-22 mm. Ako je manji, prijenos topline bit će lošiji. Kada više - debljina stijenke će biti mala, mogu puknuti.

Ako imate gornji dio vakuumskog razvodnika - izmjerite promjer rupa. Napravite baklju tako da ekspanzija potpuno prekriva rupu i da voda ili rashladna tekućina ne istječu iz kolektora.

Selektivni premaz

U većini slučajeva, staklene posude za vakuumske cijevi prodaju se prethodno obložene. Ako ne, morat ćete ga primijeniti sami. Nema smisla raditi bilo kakve domaće otopine i mješavine, neučinkovite su. Sada je lako pronaći selektivne boje za solarne kolektore. Tržišni lider je Iliolac (Iliolac).

Možete jednostavno uliti boju u tikvicu i navlažiti sve stijenke, ali to će biti veliki trošak. Najbolje je uzeti dugačak štap ili iglu, čiji je kraj omotan krpom. Prilikom slikanja pokušajte izbjeći pojavu "poteza" itd.

Prije bojanja unutrašnjost tikvice oprati deterdžentom, osušiti, odmastiti i ostaviti da se osuši.

Ulijevanje propilen glikola

Za normalan rad vakuumske razvodne cijevi potrebno je da bakrena jezgra bude do trećine ispunjena propilen glikolom. Njegov volumen možete izračunati pomoću sljedeće formule:

V =D xD xH/4

U formuli:

• V je potreban volumen propilen glikola u mililitrima;
• D je unutarnji promjer cijevi u centimetrima;
• H je ukupna duljina cijevi.

Nakon ulijevanja propilen glikola, gornji dio nastavka zarolati do maksimuma tako da ostane rupa minimalnog promjera. Zatim lemiti.

Stub

Ako nije moguće kupiti gotove čepove, morat ćete napraviti sami. Za to je prikladan bilo koji polimer s talištem iznad 150 stupnjeva. Primjer je poliuretan.