Kaip savo rankomis pasidaryti saulės kolektorių šildymui: žingsnis po žingsnio vadovas

Pabrangę tradiciniai energijos šaltiniai skatina privačių namų savininkus ieškoti alternatyvių būsto šildymo ir vandens šildymo galimybių.Sutikite, finansinis klausimo komponentas vaidins svarbų vaidmenį renkantis šildymo sistemą.

Vienas iš perspektyviausių energijos tiekimo būdų yra saulės spinduliuotės konvertavimas. Tam naudojamos saulės sistemos. Suprasdami jų konstrukcijos principą ir veikimo mechanizmą, savo rankomis pasidaryti saulės kolektorių šildymui nebus sunku.

Papasakosime apie saulės sistemų konstrukcines ypatybes, pasiūlysime paprastą surinkimo schemą ir apibūdinsime medžiagas, kurias galima naudoti. Darbo etapus lydi vaizdinės fotografijos, medžiagą papildo filmukai apie naminio kolekcininko kūrimą ir pavedimą.

Veikimo principas ir dizaino ypatybės

Šiuolaikinės saulės sistemos yra viena iš alternatyvių šaltinių tipai gauna šilumą. Jie naudojami kaip pagalbinė šildymo įranga, kuri saulės spinduliuotę paverčia namų savininkams naudinga energija.

Visiškai aprūpinti karštu vandeniu ir šildyti šaltuoju metų laiku jie gali tik pietiniuose regionuose. Ir tik tuo atveju, jei jie užima pakankamai didelį plotą ir įrengiami atvirose, medžių neužtemdytose vietose.

Nepaisant didelio veislių skaičiaus, jų veikimo principas yra tas pats. Bet koks saulės sistema Tai grandinė su nuosekliu įrenginių, tiekiančių šiluminę energiją ir perduodančių ją vartotojui, išdėstymu.

Pagrindiniai darbo elementai yra fotoelementų pagrindu pagamintos saulės baterijos arba saulės kolektoriai. Technologijos saulės generatoriaus surinkimas ant fotografinių plokščių yra šiek tiek sudėtingesnis nei ant vamzdinio kolektoriaus.

Šiame straipsnyje apžvelgsime antrąjį variantą – saulės kolektorių sistemą.

Saulės kolektoriai vis dar tarnauja kaip pagalbiniai energijos tiekėjai. Visiškai perjungti namų šildymą į saulės kolektorių yra pavojinga, nes negalima numatyti aiškaus saulėtų dienų skaičiaus

Kolektoriai yra vamzdžių sistema, nuosekliai sujungta su išėjimo ir įvesties linijomis arba išdėstyta ritės pavidalu. Vamzdžiais cirkuliuoja proceso vanduo, oro srautas arba vandens ir kažkokio neužšąlančio skysčio mišinys.

Cirkuliaciją skatina fizikiniai reiškiniai: garavimas, slėgio ir tankio pokyčiai pereinant iš vienos agregacijos būsenos į kitą ir kt.

Saulės kolektorių veikimo principas pagrįstas aušinimo skysčiui perduodamos saulės energijos priėmimu ir kaupimu (+)

Saulės energijos surinkimą ir kaupimą atlieka absorberiai. Tai yra tvirta metalinė plokštė su pajuodusiu išoriniu paviršiumi arba atskirų plokščių sistema, pritvirtinta prie vamzdžių.

Viršutinės kūno dalies, dangčio, gamybai naudojamos medžiagos, turinčios didelį gebėjimą perduoti šviesą. Tai gali būti organinis stiklas, panašios polimerinės medžiagos, grūdinti tradicinio stiklo tipai.

Kad būtų išvengta energijos nuostolių, šilumos izoliacija dedama į dėžutę galinėje įrenginio pusėje

Reikia pasakyti, kad polimerinės medžiagos ne taip gerai toleruoja ultravioletinių spindulių poveikį.Visų tipų plastikai turi gana aukštą šiluminio plėtimosi koeficientą, dėl kurio korpuse dažnai sumažėja slėgis. Todėl tokių medžiagų naudojimas kolektoriaus korpusui gaminti turėtų būti ribojamas.

Vanduo kaip aušinimo skystis gali būti naudojamas tik sistemose, skirtose papildomai tiekti šilumą rudens/pavasario laikotarpiu. Jei planuojate naudoti saulės kolektorių ištisus metus, prieš pirmąjį šaltį pakeiskite technologinį vandenį į jo ir antifrizo mišinį.

Oro saulės sistemos naudoja orą kaip aušinimo skystį. Jo judėjimo kanalai gali būti pagaminti iš įprastų gofruotų lakštų (+)

Jei saulės kolektorius įrengiamas šildyti nedideliam pastatui, neturinčiam ryšio su autonominiu kotedžo šildymu ar centralizuotais tinklais, konstruojama paprasta vienos grandinės sistema su šildymo įrenginiu pradžioje.

Į grandinę neįeina cirkuliaciniai siurbliai ir šildymo įrenginiai. Schema yra labai paprasta, tačiau ji gali veikti tik saulėtomis vasaromis.

Kai kolektorius įtraukiamas į dvigrandę techninę struktūrą, viskas yra daug sudėtingiau, tačiau ženkliai padidėja tinkamų naudoti dienų diapazonas. Kolektorius apdoroja tik vieną grandinę. Vyraujanti apkrova tenka pagrindiniam šildymo mazgui, veikiančiam elektra arba bet kokiu kuru.

Norėdami pagaminti saulės kolektorių, galite naudoti paruoštą grandinę, galite sukurti savo bandomąjį modelį ir išbandyti jį praktiškai (+)

Nepaisant tiesioginės saulės energijos įrenginių veikimo priklausomybės nuo saulėtų dienų skaičiaus, jie yra paklausūs, o saulės įrenginių paklausa nuolat auga. Jie yra populiarūs tarp liaudies meistrų, kurie siekia nukreipti visų rūšių natūralią energiją į naudingus kanalus.

Klasifikavimas pagal temperatūros kriterijus

Yra gana daug kriterijų, pagal kuriuos klasifikuojamos tam tikros saulės sistemos konstrukcijos. Tačiau prietaisams, kuriuos galima pasigaminti savo rankomis ir naudoti karšto vandens tiekimui bei šildymui, racionaliausias variantas būtų juos atskirti pagal aušinimo skysčio tipą.

Taigi, sistemos gali būti skystos ir oro. Pirmasis tipas taikomas dažniau.

Be to, dažnai naudojama klasifikacija pagal temperatūrą, iki kurios gali būti šildomi darbiniai kolektoriaus komponentai:

1. Žema temperatūra. Parinktys, galinčios pašildyti aušinimo skystį iki 50ºС. Jie naudojami vandeniui pašildyti laistymo rezervuaruose, voniose ir dušuose vasarą bei pagerinti komforto sąlygas vėsiais pavasario-rudens vakarais.
2. Vidutinė temperatūra. Užtikrinkite 80ºС aušinimo skysčio temperatūrą. Jie gali būti naudojami patalpoms šildyti. Šie variantai labiausiai tinka privatiems namams įrengti.
3. Aukštos temperatūros. Aušinimo skysčio temperatūra tokiuose įrenginiuose gali siekti iki 200-300ºС. Jie naudojami pramoniniu mastu, įrengiami gamybos cechų, komercinių pastatų šildymui ir kt.

Aukštos temperatūros saulės sistemose naudojamas gana sudėtingas šiluminės energijos perdavimo procesas. Be to, jie užima įspūdingą plotą, kurio negali sau leisti dauguma mūsų kaimo gyvenimo mėgėjų.

Gamybos procesas yra daug darbo jėgos, o įgyvendinimui reikalinga specializuota įranga. Pačiam sukurti tokią saulės sistemos versiją beveik neįmanoma.

Namuose gana sunku pagaminti aukštos temperatūros saulės baterijas naudojant fotovoltinius keitiklius

Rankų darbo kolektorius

Saulės įrenginio gaminimas savo rankomis yra žavus procesas, duodantis daug naudos. Jo dėka galite racionaliai panaudoti laisvą saulės spinduliuotę ir išspręsti keletą svarbių ekonominių problemų. Pažvelkime į plokščiojo kolektoriaus, kuris tiekia šildomą vandenį į šildymo sistemą, sukūrimo specifiką.

DIY medžiagos

Paprasčiausia ir prieinamiausia medžiaga saulės kolektoriaus korpuso savarankiškam surinkimui yra medinis blokas su lenta, fanera, OSB plokštėmis ar panašiais variantais. Kaip alternatyvą galite naudoti plieno arba aliuminio profilį su panašiais lakštais. Metalinis dėklas kainuos šiek tiek daugiau.

Medžiagos turi atitikti lauke naudojamoms konstrukcijoms keliamus reikalavimus. Saulės kolektoriaus tarnavimo laikas svyruoja nuo 20 iki 30 metų.

Tai reiškia, kad medžiagos turi turėti tam tikrą eksploatacinių savybių rinkinį, kuris leistų konstrukciją naudoti visą jos eksploatavimo laiką.

Pigiausias ir paprasčiausias kėbulo gamybos medžiagų variantas yra medienos ir medžio drožlių plokščių naudojimas

Jei korpusas pagamintas iš medžio, tai medžiagos ilgaamžiškumą galima užtikrinti impregnuojant vandens-polimero emulsijomis ir padengiant dažais bei lakais.

Pagrindinis principas, kurio reikėtų vadovautis projektuojant ir surenkant saulės kolektorių, yra medžiagų prieinamumas kainos ir prieinamumo požiūriu. Tai reiškia, kad juos galima rasti atviroje rinkoje arba pagaminti atskirai iš turimų medžiagų.

Šilumos izoliacijos niuansai

Kad neprarastų šiluminės energijos, dėžutės apačioje sumontuota izoliacinė medžiaga. Tai gali būti polistireninis putplastis arba mineralinė vata. Šiuolaikinė pramonė gamina gana platų izoliacinių medžiagų asortimentą.

Norėdami izoliuoti dėžutę, galite naudoti folijos izoliacijos parinktis. Tokiu būdu galima užtikrinti ir šilumos izoliaciją, ir saulės šviesos atspindėjimą nuo folijos paviršiaus.

Jei kaip izoliacinė medžiaga naudojamas standus putplastis arba putų polistirolo plokštė, galima išpjauti griovelius, kad tilptų gyvatukas arba vamzdžių sistema. Paprastai kolektoriaus absorberis dedamas ant šilumos izoliacijos viršaus ir tvirtai pritvirtinamas prie korpuso apačios tokiu būdu, kuris priklauso nuo korpuso gamybai naudotos medžiagos.

Šilumos izoliacija padeda sumažinti šilumos energijos nuostolius per korpuso apačią. Neracionalu prietaisą gaminti metaliniame korpuse be šilumos izoliacijos (+)

Saulės kolektoriaus šilumos kriauklė

Tai sugeriantis elementas. Tai vamzdžių sistema, kurioje šildomas aušinimo skystis, o dalys dažniausiai pagamintos iš lakštinio vario. Laikoma, kad optimalios medžiagos šilumos kriauklei gaminti yra variniai vamzdžiai.

Namų meistrai išrado pigesnį variantą – spiralinį šilumokaitį iš polipropileno vamzdžiai.

Įdomus biudžetinis sprendimas – saulės sistemos absorberis, pagamintas iš lankstaus polimerinio vamzdžio. Prie prietaisų prijungimui prie įvado ir išėjimo naudojamos tinkamos jungiamosios detalės Turimų medžiagų, iš kurių galima pagaminti saulės kolektoriaus šilumokaitį, pasirinkimas gana platus. Tai gali būti seno šaldytuvo šilumokaitis, polietileniniai vandens vamzdžiai, plieniniai radiatoriai ir kt.

Svarbus efektyvumo kriterijus yra medžiagos, iš kurios pagamintas šilumokaitis, šilumos laidumas.

Savarankiškai gamybai varis yra geriausias pasirinkimas. Jo šilumos laidumas yra 394 W/m². Aliuminio atveju šis parametras svyruoja nuo 202 iki 236 W/m².

Variniai vamzdžiai laikomi optimaliausiu šilumos kriauklės gamybos variantu, atsižvelgiant į šilumines savybes ir atsparumą dilimui

Tačiau didelis šilumos laidumo parametrų skirtumas tarp varinių ir polipropileninių vamzdžių nereiškia, kad šilumokaitis su variniais vamzdžiais pagamins šimtus kartų didesnį karšto vandens kiekį.

Esant vienodoms sąlygoms, šilumokaičio, pagaminto iš varinių vamzdžių, našumas bus 20% efektyvesnis nei metalo-plastiko variantų. Taigi šilumokaičiai, pagaminti iš polimerinių vamzdžių, turi teisę į gyvybę. Be to, tokios galimybės bus daug pigesnės.

Nepriklausomai nuo vamzdžio medžiagos, visos jungtys, tiek suvirintos, tiek srieginės, turi būti sandarios. Vamzdžiai gali būti išdėstyti lygiagrečiai vienas kitam arba ritės pavidalu.

Ritės tipo grandinė sumažina jungčių skaičių – tai sumažina nuotėkio tikimybę ir užtikrina tolygesnį aušinimo skysčio srautą.

Dėžutės, kurioje yra šilumokaitis, viršus yra uždengtas stiklu.Kaip alternatyvą galite naudoti modernias medžiagas, tokias kaip akrilo analogas arba monolitinis polikarbonatas. Permatoma medžiaga gali būti ne lygi, o su grioveliais arba matinė.

Klasikiniame variante dėžutė su kolektoriumi uždaroma grūdintu stiklu, organiniu stiklu, polikarbonatu ar panašia medžiaga. Amatininkai išmoko vietoj stiklo naudoti polietileną

Šis apdorojimas sumažina medžiagos atspindėjimą. Be to, ši medžiaga turi atlaikyti dideles mechanines apkrovas.

Pramoniniuose tokių saulės sistemų pavyzdžiuose naudojamas specialus saulės stiklas. Šis stiklas pasižymi mažu geležies kiekiu, kuris užtikrina mažesnius šiluminės energijos nuostolius.

Sandėliavimo bakas arba priekinė kamera

Bet kokia talpykla, kurios tūris yra nuo 20 iki 40 litrų, gali būti naudojama kaip talpykla. Tiks keletas šiek tiek mažesnių rezervuarų, sujungtų vamzdžiais serijinėje grandinėje. Akumuliatorių rekomenduojama izoliuoti, nes Saulės šildomas vanduo inde be izoliacijos greitai praras šiluminę energiją.

Tiesą sakant, aušinimo skystis saulės šildymo sistemoje turi cirkuliuoti nesikaupdamas, nes Iš jo gauta šiluminė energija turi būti sunaudota gavimo laikotarpiu. Talpykla veikiau tarnauja kaip šildomo vandens skirstytuvas ir priekinė kamera, kuri palaiko slėgio stabilumą sistemoje.

Akumuliatorius saulės sistemose veikia kaip vandens skirstytuvas ir rezervuaras, palaikantis slėgį (+)

Saulės sistemos surinkimo etapai

Pagaminus kolektorių ir paruošus visus sistemos konstrukcinius elementus, galima pradėti tiesioginį montavimą.

Vienas iš polipropileninių vamzdžių gyvatuko su jungiamosiomis detalėmis ir trišakiais konstravimo variantų padės greitai surinkti saulės kolektorių (+)

Darbas prasideda nuo priekinės kameros įrengimo, kuri, kaip taisyklė, dedama kuo aukščiau: palėpėje, laisvai stovinčiame bokšte, viadelyje ir kt.

Montuojant reikia atsižvelgti į tai, kad užpildžius sistemą skystu aušinimo skysčiu, ši konstrukcijos dalis turės įspūdingą svorį. Todėl turėtumėte įsitikinti, kad lubos yra patikimos, arba jas sustiprinti.

Sumontavę konteinerį, pradėkite montuoti kolektorių. Šis konstrukcinis sistemos elementas yra pietinėje pusėje. Pasvirimo kampas horizonto atžvilgiu turi būti nuo 35 iki 45 laipsnių.

Sumontavus visus elementus, jie surišami vamzdžiais, sujungiant juos į vientisą hidraulinę sistemą. Hidraulinės sistemos sandarumas yra svarbus kriterijus, nuo kurio priklauso efektyvus saulės kolektoriaus darbas.

Pagal saulės sistemos, skirtos vandens tiekimui į vasaros dušą, surinkimo schemą galite pastatyti konstrukciją, skirtą vandeniui šildyti drėkinimui arba sukurti patogias sąlygas vėsiais vakarais (+)

Konstrukciniams elementams sujungti į vieną hidraulinę sistemą naudojami pusantro colio skersmens vamzdžiai. Mažesnis skersmuo naudojamas slėginei sistemos daliai sukonstruoti.

Sistemos slėgio dalis reiškia vandens patekimą į priekinę kamerą ir šildomo aušinimo skysčio išėjimą į šildymo ir karšto vandens tiekimo sistemą. Likusi dalis montuojama naudojant didesnio skersmens vamzdžius.

Siekiant išvengti šilumos energijos praradimo, vamzdžiai turi būti kruopščiai izoliuoti.Šiuo tikslu galite naudoti putų polistireną, bazalto vatą arba šiuolaikinių izoliacinių medžiagų folijos versijas. Sandėliavimo bakui ir priekinei kamerai taip pat taikoma izoliavimo procedūra.

Paprasčiausias ir prieinamiausias akumuliacinės talpos šilumos izoliacijos variantas – aplink jį pastatyti faneros arba lentų dėžę. Tarpas tarp dėžutės ir talpyklos turi būti užpildytas izoliacine medžiaga. Tai gali būti šlako vata, šiaudų ir molio mišinys, sausos pjuvenos ir kt.

Saulės sistema sumontuota taip, kad saulės kolektoriai būtų labiausiai apšviestoje namo ar sklypo pusėje (+)

Išbandykite prieš pradedant eksploatuoti

Sumontavus visus sistemos elementus ir izoliavus dalį konstrukcijų, galima pradėti pildyti sistemą skystu aušinimo skysčiu. Pradinis sistemos užpildymas turi būti atliekamas per vamzdį, esantį kolektoriaus apačioje.

Tai yra, užpildymas atliekamas iš apačios į viršų. Tokių veiksmų dėka galima išvengti galimo oro kamščių susidarymo.

Vanduo ar kitas skystas aušinimo skystis patenka į priekinę kamerą. Sistemos užpildymo procesas baigiasi, kai vanduo pradeda tekėti iš priekinės kameros drenažo vamzdžio.

Naudodami plūdinį vožtuvą galite reguliuoti optimalų skysčio lygį priekinėje kameroje. Pripildžius sistemą aušinimo skysčiu, ji pradeda kaisti kolektoriuje.

Temperatūros kilimo procesas vyksta net debesuotame ore. Įkaitęs aušinimo skystis pradeda kilti į viršutinę akumuliacinės talpos dalį. Natūralios cirkuliacijos procesas vyksta tol, kol į radiatorių patenkančio aušinimo skysčio temperatūra yra lygi aušinimo skysčio, išeinančio iš kolektoriaus, temperatūrai.

Kai vanduo patenka į hidraulinę sistemą, suaktyvinamas plūdinis vožtuvas, esantis priekinėje kameroje. Tokiu būdu bus išlaikytas pastovus lygis. Tokiu atveju šaltas vanduo, patenkantis į sistemą, bus apatinėje akumuliacinės talpos dalyje. Šalto ir karšto vandens maišymo procesas praktiškai nevyksta.

Hidraulinėje sistemoje būtina įrengti uždaromuosius vožtuvus, kurie neleis aušinimo skysčiui atvirkštine cirkuliacija iš kolektoriaus į akumuliacinį baką. Taip atsitinka, kai aplinkos temperatūra nukrenta žemiau nei aušinimo skysčio temperatūra.

Tokie uždarymo vožtuvai dažniausiai naudojami naktį ir vakare.

Karšto vandens tiekimas į vartojimo vietas atliekamas naudojant standartinius maišytuvus. Įprastų pavienių čiaupų geriau nenaudoti. Saulėtu oru vandens temperatūra gali siekti iki 80°C – tokį vandenį nepatogu naudoti tiesiogiai. Taigi maišytuvai žymiai sutaupys karšto vandens.

Tokio saulės vandens šildytuvo našumą galima padidinti pridedant papildomų kolektoriaus sekcijų. Dizainas leidžia montuoti nuo dviejų iki neriboto skaičiaus vienetų.

Saulės sistemos našumas didinamas įrengiant daugiau saulės kolektorių

Šis šildymui ir karšto vandens tiekimui skirtas saulės kolektorius yra pagrįstas šiltnamio ir vadinamojo termosifono efekto principu. Šiltnamio efektas naudojamas projektuojant šildymo elementą.

Saulės spinduliai netrukdomi prasiskverbia pro skaidrią viršutinės kolektoriaus dalies medžiagą ir paverčiami šilumine energija.

Dėl kolektoriaus sekcijos dėžės sandarumo šiluminė energija patenka į uždarą erdvę. Termosifono efektas naudojamas hidraulinėje sistemoje, kai šildomas aušinimo skystis pakyla aukštyn, išstumdamas šaltą aušinimo skystį ir priversdamas jį pereiti į šildymo zoną.

Dėl termosifono efekto sistemoje vyksta stabili ir nenutrūkstama natūrali aušinimo skysčio cirkuliacija

Saulės kolektoriaus veikimas

Pagrindinis kriterijus, turintis įtakos saulės sistemų veikimui, yra saulės spinduliuotės intensyvumas. Potencialiai naudingos saulės spinduliuotės kiekis, patenkantis į tam tikrą teritoriją, vadinamas insoliacija.

Įvairiose Žemės rutulio vietose insoliacijos kiekis labai skiriasi. Šios vertės vidutiniams rodikliams nustatyti yra specialios lentelės. Jie rodo vidutinę saulės insoliaciją tam tikram regionui.

Duomenis apie saulės insoliaciją tam tikrame regione galima gauti iš specialių žemėlapių ir lentelių (+)

Be insoliacijos kiekio, sistemos veikimui įtakos turi šilumokaičio plotas ir medžiaga. Kitas veiksnys, turintis įtakos sistemos veikimui, yra rezervuaro tūris. Optimali bako talpa apskaičiuojama pagal kolektoriaus adsorberių plotą.

Plokščiojo kolektoriaus atveju tai yra bendras vamzdžių, esančių kolektoriaus dėžėje, plotas. Ši vertė vidutiniškai lygi 75 litrams rezervuaro tūriui vienam kolektoriaus vamzdžio ploto m². Talpykla yra tam tikras šilumos akumuliatorius.

Gamyklinių prietaisų kainos

Liūto dalis finansinių išlaidų, susijusių su tokios sistemos statyba, tenka kolektorių gamybai. Tai nenuostabu, net pramoniniuose saulės sistemų modeliuose šis konstrukcinis elementas sudaro apie 60% išlaidų. Finansinės išlaidos priklausys nuo konkrečios medžiagos pasirinkimo.

Pažymėtina, kad tokia sistema negali šildyti patalpos, ji tik padės sutaupyti išlaidų, nes padės šildyti vandenį šildymo sistemoje. Atsižvelgiant į gana dideles energijos sąnaudas, kurios išleidžiamos vandens šildymui, į šildymo sistemą integruotas saulės kolektorius tokias sąnaudas žymiai sumažina.

Saulės kolektorius gana lengvai integruojamas į šildymo ir karšto vandens tiekimo sistemą (+)

Jo gamybai naudojamos gana paprastos ir prieinamos medžiagos. Be to, šis dizainas yra visiškai nepriklausomas nuo energijos vartojimo ir nereikalauja techninės priežiūros. Sistemos priežiūra apima periodinį kolektoriaus stiklo patikrinimą ir valymą nuo nešvarumų.

Papildoma informacija apie saulės šildymo organizavimą namuose pateikiama Šis straipsnis.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Pagrindinio saulės kolektoriaus gamybos procesas:

Kaip surinkti ir paleisti saulės sistemą:

Natūralu, kad savadarbis saulės kolektorius negalės konkuruoti su pramoniniais modeliais. Naudojant turimas medžiagas, gana sunku pasiekti aukštą pramoninio dizaino efektyvumą. Tačiau finansinės išlaidos bus daug mažesnės, palyginti su gatavų įrenginių pirkimu.

Nepaisant to, savadarbė saulės šildymo sistema žymiai padidins komforto lygį ir sumažins tradicinių šaltinių pagamintos energijos sąnaudas.

Ar turite patirties konstruojant saulės kolektorių? O gal vis dar turite klausimų dėl pateiktos medžiagos? Prašome pasidalinti informacija su mūsų skaitytojais. Galite palikti komentarus žemiau esančioje formoje.