Как сами да си направите слънчев колектор. Как да направите евтин слънчев колектор със собствените си ръце. Как работи слънчевият колектор
Описаната по-долу конструкция представлява термосифонен слънчев колектор, базиран на медна тръба и алуминиеви ребра. Медните ребра имат малко по-ефективно разсейване на топлината, но цената на медните листове оскъпява колектора 3-4 пъти. Запояването на ребра към тръби също не е лесна задача. Ефективността на метода за пренос на топлина от алуминиеви плочи към медни тръби е да се осигури добър термичен контакт. Как се изпълнява - прочетете по-долу. Този прототип е достъпен на линка.
Каква е целта на домашно направената термосифонна система:
- Изпълнение, близко до търговските колекционери.
- Ниска цена (до 1/4 от цената за закупена система).
- Дълъг експлоатационен живот.
- Лесно да го направите сами от материали, достъпни за всички.
Слънцето нагрява водата, намалява нейната плътност и водата се издига в резервоара. Загрятата вода напуска колектора, постепенно се заменя със студена вода, доставяна чрез естествена циркулация от резервоара към колектора през долната връзка. Помпата в този дизайн не е необходима. Контролът се извършва автоматично, тъй като движението на водата спира веднага щом колекторът се охлади под температурата на резервоара за съхранение. Принципът на термосифона е разгледан подробно в статията.
Тази версия на термосифонния колектор не предвижда използване при минусови температури, поради което при първата слана системата трябва да се източи.
Като пример са взети два прототипа на колектора с еднаква конфигурация, така че снимките може да се различават в някои незначителни детайли.
Направи си сам термосифонна система
От какво се състои термосифонният слънчев колектор:
- Вълнообразен поликарбонатен лист SunTuf.
- Дървена рамка.
- Шперплат или OSB за основа.
- Твърда топлоизолация (топлоизолаторът може да бъде всичко, „слоевете“ на субстрата ще зависят от това - с твърда изолация в този дизайн задната част на колектора вече не е покрита с нищо).
- Алуминиев лист за абсорбатор 0,5 мм.
- Медни тръби.
- Медна арматура.
- Термоустойчив силикон.
- Винтове, боя, вълнообразни релси за закрепване на поликарбонат (могат да бъдат направени от дъски с прободен трион).
Тази конструкция на термосифонния слънчев колектор се основава на алуминиев абсорбатор. Ребрата увеличават площта на пренос на топлина от плочата към тръбата и имат жлеб във формата на тази тръба.
2 начина да направите абсорбер от медна тръба от алуминий
Използването на алуминиев лист в комбинация с медни тръби е много често използвано от канадци, американци, австралийци. Имаме това непопулярно решение (доколкото знам). Някой е ангажиран, някой просто рисува тръби.
Устройството за огъване на алуминиев лист е изработено от шперплат с дебелина 19 мм и дължина около метър, в който има жлеб с квадратна форма 16X16 мм. За да се образува вдлъбнатина под тръбата, беше взета стоманена пръчка с диаметър 16 mm (тръбата в повечето колектори е взета половин инч).
"Гнездото" за алуминиева отливка е направено от две парчета 16 мм шперплат, залепени и завинтени към основата, за да образуват квадратен канал. Листовият алуминий на някои марки вече има лека гънка точно в средата на листа и ако не е там, трябва да сте по-внимателни при огъване.
Методът с пресоване с чук на пръв поглед изглежда неубедителен, но на практика работи чудесно. Процесът на огъване на алуминий с прът и чук е ясен от снимката: поставете метала върху шперплата точно над жлеба, монтирайте пръта, задръжте го и без допълнителни усилия ударете конструкцията с вертикално поставен чук. Този метод предотвратява огъването на ребрата.
След като го овладеете, огъването на един абсорбатор ще отнеме не повече от 20 секунди.
Не забравяйте да проверите плътността на абсорбера към тръбата.
Огъването на шперплат винаги може да се подобри с държачи за пръти, ограничител от едната страна, така че алуминиевият лист да не се плъзга върху шперплата.
Не правете перките твърде дълги, тъй като медта и алуминият се разширяват с различна скорост и късите перки (60-70 см) ще свършат работата по-добре. Ребрата трябва да бъдат подравнени, притиснати.
Има начин тръбата да бъде изцяло обвита с алуминий. Вижте по-долу снимки стъпка по стъпка на този процес.
Този метод позволява пълен контакт на абсорбера с медната тръба, което подобрява работата на колектора, но също така усложнява процеса на създаване на абсорбера.
Разбира се, описаните тук методи не са границата на фантазията. Докато подготвях статията, попаднах и на високотехнологични решения за домашна употреба, като тези:
Как да подравним алуминиевите абсорбиращи перки
Вероятно можете да измислите много опции за това как да подравните абсорбера след огъване. В случая авторът на дизайна е изградил преса, която виждате на снимката. Трябваше да обработва много алуминий за подово отопление и тази преса беше по-бърза и по-чиста от метода с чук.
Пресата избутва алуминия с фиксиран стоманен прът. Този дизайн работи доста сносно поради дългите лостове, които увеличават телесното тегло.
Дори ако ребрата съвпадат перфектно с формата на тръбата, силиконът е от съществено значение за оптимизиране на връзката между металите.
Как да оптимизираме адхезията между металите
Върху жлеба е нанесен тънък слой топлоустойчив силикон. Силиконът има топлопроводимост 10 пъти по-голяма от въздуха, така че дори и при много добра адхезия няма да пречи. В допълнение към топлопроводимостта, силиконът намалява риска от галванична корозия, като уплътнява срещу възможна влага. Ще ви разкажа повече за подобряването на адхезията между абсорбера в следващата статия.
Полагане на допълнителна алуминиева лента под тръбата
Някои прототипни колектори поставят друга алуминиева плоча под всяка медна тръба. Това е допълнителна контактна зона между медта и абсорбера, която помага да се избегнат загубите на топлина във външния ръб на перката. За ефективността на алуминиевия абсорбатор подготвям отделен материал.
Производство на тръби за колектор
Размерът на колектора трябва да е такъв, че да има възможно най-малко отпадъци от рязането на медната тръба :). На снимката размерът на шперплата е 238X117 см (превръщам инчове в сантиметри, така че числата изглеждат малко странни). Параметрите на основата директно зависят от размера на материала, който ще покрие колектора (стъкло или поликарбонат).
Ето как ще изглежда медната решетка. Водата ще влезе в долния десен ъгъл, ще тече докрай и ще излезе в горния ляв ъгъл.
Нарежете тръбите до желаната дължина. След рязане е необходимо да почистите местата на рязане, особено отвътре. На специален инструмент за рязане на тръби е предвидено острие за това. На снимката почистване на адаптери и тръби от остатъци от рязане.
Пробваме алуминиеви ребра, настройваме ги за перфектен контакт между отделните части на абсорбера. Изрязваме тръбни секции за връзки. Напомням ви, че всички измервания трябва да са идеални - разстоянието между тръбите трябва да е равно на ширината на ребрата на абсорбатора.
Първият щранг получава Т-образен фитинг (за приемане на вода), а последният щранг получава коляно. В другия край на колектора коляното отива към първата тръба, а тройникът към последната (изход за топла вода). Тази лента осигурява приблизително същата циркулация.
Запояваме всички детайли на решетката.
След като решетката се охлади, тя ще трябва да се измие добре от потока с течност за миене на съдове.
Заварените тръби трябва да преминат тест за течове. Снимката показва най-простия метод, който работи чудесно. Необходимо е да затворите изхода в долния край и бавно да напълните мрежата с вода. Ако имате способността да използвате малко натиск, това обикновено е отлично.
Как да направите рамка за слънчев колектор
Рамката трябва да е достатъчно голяма, за да побере шперплата с абсорбера. Ъглите са закрепени с винтове и лепило. Рамката в този случай е грундирана и боядисана с епоксидна боя.
Монтаж на тръбна мрежа
Притискаме тръбите към шперплата, добавяме фитинги към захранването и връщането. При този дизайн изходите са предвидени в задната част на колектора. Можете да запоявате всмукателния и изпускателния клапан едновременно.
Полагаме ленти от алуминий под тръбите. По-горе вече обърнах внимание защо се прави това. Силиконова лента запълва кухините между тръбата и плочата. След това нанесете силикон върху цялата чиния.
Силиконът остава гъвкав при температурите, при които колекторът трябва да работи. Това е много добър начин за съхранение и пренос на топлина от абсорбера към решетката. В продажба има топлоустойчиви силикони с пълнители, които повишават топлопроводимостта.
Монтаж на абсорбери
Нанесете лента от уплътнител върху жлеба на реброто. Слоят трябва да е много тънък. Заковаваме здраво ребрата към шперплата с помощта на телбод със скоби от неръждаема стомана. Един от прототипите използва винтове.
Монтаж на алуминиев абсорбатор
Фиксиране на перките с телбод
Абсорберът трябва да се приложи. В гаражни условия е много удобно да се използва боя за камини и барбекюта, в продажба има и селективни бои за колектори.
Необходимо е повърхността на алуминий и мед да се почисти от уплътнител и други замърсители с помощта на ацетон или друг подходящ разтворител. Абсорберът трябва да е абсолютно сух преди боядисване.
Монтаж на изолация на слънчевия колектор
В този случай се използва твърда изолационна плоча. Полистиролът е нежелан поради високи температури. На снимката изолацията е залепена с полиуретанова пяна. Върху плочата трябва да се постави тежест, тъй като пяната ще се опита да се разшири.
Изобщо не е необходимо да използвате поликарбонат, както в този случай. Но гофрираният поликарбонат е най-популярен в домашните продукти сред американците. Осигурява висок топлообмен, издръжлив е и е гъвкав, филтрира ултравиолетовото (така твърди авторът на прототипа, но компютърът, който срещнах, пропуска UV). За колекционер това са добри показатели.
Поликарбонатните листове в тази конфигурация са залепени чрез гофриране към гофриране и залепени с прозрачен силикон.
Поставете стъклени опори. Той използва тръбен тръбопровод от поцинкована метална тръба с тънки стени. Необходимо е да пробиете дупка в рамката, както е на снимката. Залепете жлеба. Между другото, на снимките една от опциите - всичко се прави точно по същия начин като с медта.
На ръба на рамката трябва да поставите дървена лента. Височината на лентата трябва да съответства на височината на "вълната" от поликарбонат. Поставете листа така, че поликарбонатните ребра да могат да бъдат здраво завинтени към рамката. Компютърът отгоре и отдолу е инсталиран на специална вълнообразна лента, използвайте силикон за запечатване на шевовете.
Над поликарбонатния лист е необходимо да се монтират дървени ленти, които равномерно да го притискат в горната и долната част. Снимката ясно показва какво имам предвид.
На снимката са показани външни ВиК детайли. Резервоарът е точно зад стената над колектора. В студен климат тръбите трябва да бъдат изолирани. Осигурено е гофрирано захранване при всяко движение на колектора. Дренажна клапа за изпускане на вода през зимата.
Колекторен резервоар и водопроводни работи
Като резервоар за вода се използва стар резервоар. Необходимо е резервоарът да се монтира над колектора, така че да работи естествената циркулация. Ако спирателните кранове се отворят, гореща вода ще тече от резервоара от студената страна на електрическия резервоар. Студената вода влиза в колектора от дренажа на стария газов резервоар, топлата вода от колектора излиза през стария изпускателен вентил. Изпускателният клапан е монтиран в резервоара и колектора. Температурният сензор също е монтиран на резервоара и на соларния панел.
На снимката е показан резервоар за събиране на топла вода от колектора. Соларният панел е зад стената, на изхода на две тръби.
На снимката е показан нов електрически нагревател за резервно отопление. Топла вода от колектора влиза в входа на студената вода в този резервоар.
Има различни варианти за резервоари за слънчеви колектори, например.
Температурни измервания
При температура около 60 градуса водата влиза в резервоара. Резервоарът поддържа температурата перфектно през цялата нощ, електрическият нагревател не е включен. Водата от колектора се използва за миене, душ и миене на съдове. Зад борда температурата на въздуха не беше по-висока от 30 градуса (май 2010 г.). Тестване на производителността в подробности в следващата статия.
Опция за монтиране на системата:
Добрите собственици на частни къщи винаги търсят начини да спестят пари за отопление и отопление на водата. Това стана особено актуално в последно време, когато цените на комуналните услуги имат силен възходящ тренд почти всяко тримесечие. Самата природа идва на помощ със своя неизчерпаем източник на енергия – слънчевата радиация. Прилагайки законите на физиката на практика, занаятчиите намират интересни начини да спестят пари чрез проектиране и сглобяване на слънчеви колектори, които вероятно всеки собственик може да направи сам - просто трябва да положите малко усилия и умения.
Слънчевият колектор „направи си сам“ може да бъде направен по много начини и от различни материали, понякога дори от такива, които просто се „търкалят под краката“. Те се изграждат от обикновени стари бирени кутии, пластмасови бутилки, маркучи или тръби, като се използва стъкло , поликарбонатни плоскости и други материали.
Някои от начините за създаване на колектори ще бъдат разгледани по-долу, но първо трябва да проучите диаграмите на свързване - те, като правило, са приблизително общи за всички слънчеви системи за отопление на водата.
Схеми на свързване на слънчевия воден колектор
Ефективната работа на слънчевата система за отопление на водата зависи не само от това от какво е направен колекторът, но и колко правилно ще бъде инсталиран и свързан. Има много опции за схеми на свързване, но не трябва да търсите най-сложните, тъй като е напълно възможно да използвате основните, които са достъпни и разбираеми.
"Летен" вариант на захранване с топла вода от слънчев колектор
Тази проста схема за свързване на слънчевия колектор е приложима както за битово отопление, така и за битова вода. Ако е необходима топла вода навън в лятна сграда, тогава резервоарът за нея също е инсталиран във въздуха. В случай, че горещата вода се разпределя около къщата и резервоарът за съхранение е монтиран там.
Опция за свързване на колектор "Лято".
Тази схема обикновено осигурява естествена циркулация на водата и в този случай колекторната батерия е монтирана на 800 ÷ 1000 mm по-ниско от нивото на резервоара, където ще тече гореща вода - това трябва да се осигури от разликата в плътността на студената и нагрята течност. За свързване на колектора към резервоара се използват тръби с диаметър най-малко ¾ инча. За да се поддържа водата в резервоара в горещо състояние, което ще достигне от нагряване от дневното слънце, стените трябва да бъдат добре изолирани, например с минерална вата с дебелина 100 мм и полиетилен (ако не е изграден покрив). котела). Но все пак е по-добре да осигурите стационарен подслон за контейнера, тъй като ако изолацията се намокри от дъжда, това значително ще намали нейните топлоизолационни свойства.
Естествената циркулация не е много добра за използване в система със слънчев колектор, тъй като създава лека инерция при движението на водата във веригата. И ако батерията и резервоарът са достатъчно далеч един от друг, тогава водата, преминавайки по този път, постепенно ще се охлади. Следователно, за да се увеличи ефективността, често се инсталира циркулация. Тази опция е подходяща за отопление на вода само през топлата половина на годината, а за зимата водата от системата ще трябва да се източи, в противен случай, замръзвайки, тя лесно ще се счупи Tтона рубин.
"Зимна" схема за свързване на слънчево отопление на вода
Ако планирате да използвате слънчевия колектор през цялата година, тогава, за да не замръзне водата в тръбите при силен студ, вместо него във веригата се излива специален антифриз, т.е. незамръзваща течност. Схемата придобива съвсем различен вид - монтиран е котел за индиректно отопление. В този случай антифризът, загрят в слънчевия колектор, ще премине през намотката-топлообменник на котела, затопляйки водата в резервоара.
В тази система задължително се вгражда "група за сигурност" - автоматична вентилационен отвор, манометър и предпазен клапан, предназначени за желаното налягане. За постоянното движение на охлаждащата течност обикновено се използва циркулационна помпа.
Опция за слънчево отопление
При използване на слънчева топлинна енергия за отопление на дома се използва и котел за индиректно отопление, свързан към колектора, както и за допълнително загряване на охлаждащата течност - работеща на твърдо гориво или газ. През есенните или пролетните дни, когато слънцето е в състояние да загрее охлаждащата течност до желаната температура, котелът може просто да бъде изключен.
Слънчев колектор - добра помощ за отопление на дома
Ако зимите в региона са много студени, тогава не трябва да очаквате голяма ефективност от колектора, тъй като през този период има малко слънчеви дни, а самата звезда е ниско до хоризонта. Следователно допълнителното нагряване на охлаждащата течност и топлата вода е просто необходимо. Единственият начин, по който слънчевата батерия ще помогне да се спести гориво, е, че не студена, но вече малко загрята вода ще тече в котела, което означава, че за да се доведе до желаната температура, ще са необходими по-малко газ или дърва за изгаряне.
Също така трябва да знаете, че колкото по-голям е слънчевият колектор, толкова повече енергия ще може да поеме. Следователно, за да може такава система да генерира достатъчно топлина за отопление на къщата, размерът на колекторната площ трябва да се увеличи до 40 ÷ 45% от общата площ на къщата.
Възможност за топла вода и отопление от слънчев колектор
За да използвате слънчевия колектор както за отопление, така и за топла вода, е необходимо да комбинирате двете предишни опции в системата и да използвате специален бойлер за вода с допълнителен резервоар с намотка, през която циркулира охлаждащата течност, загрята от слънчевата батерия. Поради факта, че вътрешният резервоар е много по-малък от основния, водата в него се нагрява от намотката много по-бързо и отдава топлина на общия резервоар.
Колекторът може да бъде включен в общата система "отопление - топла вода"
Освен това котелът трябва да бъде свързан към допълнителен източник на отопление - той може да бъде или електрически котел, или топлогенератор на твърдо гориво.
Температурната нестабилност, създадена от слънчевата батерия, може да допринесе за прегряване на охлаждащата течност или, обратно, за твърде бързото й охлаждане в отоплителните и водоснабдителните кръгове. За да не се случи това, цялата система трябва да се контролира от автоматизация. Монтиран в окабеляването контролертемпература, която може или да пренасочва потоците на охлаждащата течност, или да включва или изключва циркулационни помпи, или да извършва други контролни операции.
В диаграмата по-горе такъв температурен регулатор е обозначен като регулатор.
Така че, с диаграмите на свързване (каишки), като цяло, има яснота. И сега има смисъл да разгледаме няколко варианта за самостоятелно производство на слънчеви колектори.
Цени на слънчеви колектори
Слънчеви колектори
Слънчев колектор от маркуч или гъвкава тръба
Тези, които имат частна къща с градина или вила, разбира се, знаят, че водата, останала във временната осветителна мрежа след напояване на леглата, се загрява бързо. Това е положителното качество на маркучите или гъвкавите тръби и е използвано от занаятчии, създавайки слънчеви топлообменници от тях. Трябва да се отбележи, че такъв колектор ще струва много пъти по-евтино от закупения в магазин, но за да бъде успешен производственият процес, трябва да се положат известни усилия.
На покрива - цяла батерия слънчеви колектори
Такъв колектор може да се състои от една или повече секции, в които са положени и фиксирани маркучи, плътно навити в спирала "охлюв".
"Охлюв" - топлообменник
Този дизайн може да се нарече най-простият както в дизайна, така и в монтажа. Основният му недостатък може да се нарече фактът, че е практически невъзможно да се използва без използването на принудителна циркулация, тъй като ако контурите на тръбата са твърде дълги, хидравличното съпротивление ще надвиши силата на натиск, създадена от температурната разлика. Решаването на проблема с инсталирането на циркулационна помпа обаче изобщо не е трудно. И такава система, инсталирана в селска къща, ще бъде отлична помощ и бързо ще се изплати, включително разходите (много незначителни) за захранването на помпата.
Подобни колектори се използват и за подгряване на вода в басейни. Те са свързани към филтрираща система, която задължително е оборудвана с помпа. Водата, циркулираща през тръбите на колектора, има време да се загрее, преди да влезе в басейна.
В някои случаи, създавайки цялата система, можете да направите без инсталиране на резервоар за съхранение. Това е възможно, когато топла вода се използва само през деня и в малки количества. Например, във верига от 150 m тръба с вътрешен диаметър 16 mm могат да се поберат 30 литра вода. И ако пет или шест от тези „охлюви“ от тръби се сглобят в една батерия, тогава през деня всеки член на семейството може да вземе душ няколко пъти и все още ще има много топла вода за битови нужди.
Ако някой все още има съмнения относно ефективността на такова отопление на вода, препоръчваме да гледате видеоклип, който показва тест на колектор за маркуч:
Видео: ефективността на обикновен слънчев колектор
Материали за изработка
За да направите такъв слънчев колектор за вода, трябва да подготвите някои материали. Не е изключено някои от тях да се намират в плевня или гараж.
- Гумен маркуч или гъвкава черна пластмасова тръба с диаметър 20 ÷ 25 mm всъщност е основният елемент на системата, в която ще се извършва топлообмен, когато водата циркулира. Броят на маркучите ще зависи от размера на слънчевата батерия - може да бъде 100 или 1000 метра. Черният цвят на маркуча е предпочитан, защото поглъща топлина повече от всички останали нюанси.
Веднага трябва да се отбележи, че металопластичните тръби не са особено подходящи за производството на колектор, дори ако са покрити с черна боя. Факт е, че тяхната пластичност в този случай е недостатъчна - те се счупват при завои с малък радиус и по този начин, дори ако целостта на стените не е нарушена, интензивността на водния поток ще намалее.
Маркучите се продават на рулони от 50, 100 или 200 метра. Ако планирате да направите батерия с голям обем, тогава ще трябва да закупите няколко отделения. В случай, че се планира да използвате например 50 или 100 м маркуч във всяка секция, тогава не трябва да купувате цял 200-метров залив, по-добре е да закупите готов измерен маркуч. Това ще спести време по време на монтажа.
Маркучът може да бъде положен не само в кръгла спирала, но и овална, както и под формата на намотка.
Като добра алтернатива можете да опитате и модерни PEX тръби. Те имат добра пластичност, но как да им дадете черен цвят, ако не се продава, е лесно да разберете.
- Ако наклонът на покрива, върху който ще бъде монтирана колекторната батерия, е стръмен, тогава се правят специални кутии за спирали за маркучи - от пръти, шперплат или метален лист. Това ще изисква пръти 40 × 40 или 40 × 50 mm, шперплат с дебелина 6 mm или метален лист 1,5–2 mm.
Заготовките на бъдещия модул са обработени (дърво) или антикорозионни съединения (метал). След това от тях се сглобява кутия в една или повече спирали.
Между другото, като страни на кутията можете да използвате стари дограми, върху които долната част е просто монтирана.
- За предварителна обработка на метал и дърво е необходимо да се закупят антисептични, антикорозионни и грундиращи съединения.
- Маркучите (тръбите) ще изпитат значителни натоварвания както от масата на охлаждащата течност, така и от температурни крайности и вътрешно налягане. Поради това те ще се опитат да нарушат полагането, да се деформират, да провиснат, така че трябва да осигурите специални крепежни елементи, за да ги поддържате в първоначално зададената позиция.
Това може да бъде метална лента, която се фиксира между тръбите с помощта на самонарезни винтове.
Друг вариант е хлабав пакет със стегната връв или пластмасова връзка с кръст или напречна греда. Но все пак този метод на закрепване е по-подходящ за пластмасова тръба, отколкото за маркуч, тъй като може да се провисне върху кабела, когато гумата се разшири. Ако за колектора е избран подсилен гумен маркуч, тогава този метод е доста подходящ за фиксиране.
Друг вариант за закрепване, подходящ за пластмасова тръба или армиран маркуч, могат да бъдат пирони с широка глава. Те могат да бъдат изковани или в дъното на кутията (в този случай тя трябва да има дебелина най-малко 10 mm), или върху нещо като кръст, направен от прът.
- Ще е необходимо да подготвите свързващите елементи за маркуча или тръбите. Има много разновидности на такива фитинги, но трябва да изберете точно тези, които са предназначени за избрани за производствосъбирач на материали.
В допълнение към такива съединители ще са необходими резбови фитинги за преминаване от пластмасова или гумена тръба към обикновена метална. Такава връзка ще е необходима, ако колекторът се състои от няколко модула.
За да знаете колко свързващи елементи са необходими, трябва предварително да начертаете схематична диаграма на създаваната система и да изчислите броя им върху нея.
- За да комбинирате всички модули в една батерия, две колектор - рязанеметална тръба. През един от тях, фиксиран в долната част на батерията, студената вода ще тече в топлообменниците, а във втория, фиксиран отгоре, ще се събира топла вода.
Горната тръба ще бъде свързана към резервоара за съхранение, т.е. ще отиде до потребителя. Тя трябва да има диаметър 40 ÷ 50 mm.
Монтаж на батерията
След като подготвите всичко необходимо, можете да започнете работа.
- Първо трябва да третирате всички дървени части на бъдещата конструкция с антисептик.
- Освен това, ако дъното на модулите е направено от метален лист, то трябва да бъде покрито с антикорозионно съединение. Обикновено за тази цел се използва мастика, предназначена за покриване на дъната на автомобили.
- След като композициите изсъхнат върху подготвените елементи, от тях се сглобяват единични или общи модули.
- След това в тях се полагат маркучи, за които са фиксирани държачи.
- За свободно преминаване на тръби през страните на модулите се пробиват отвори за тях - в горната и долната му част. Съответно в долния отвор се отвежда входна тръба за студена вода, а в горния отвор се отвежда отопляем изход.
- Ако няколко модула са монтирани вертикално или един общ, в който също са поставени няколко "охлюва" на тръбата, един над друг, тогава долният край на всяка от спиралите се свързва с горния изход на подлежащата - и цялата "колона" се превключва според този последователен принцип. Най-долният край е свързан с общ метален колектор, през който ще тече студена вода. Всички съседни вертикални редове се монтират по същия начин - с обща връзка към захранващия колектор.
- Съответно горните краища на маркучите на най-горния хоризонтален ред модули се свързват с метална колекторна тръба, през която се отвежда гореща вода за консумация.
- Спиралната колекторна верига може да се монтира и върху метален лист, монтиран не на покрива, а в близост до къщата, от южната й страна или близо до басейна, ако изисква отопление. В този случай металната основа ще допринесе за по-бързото нагряване на водата и задържането на топлина в тръбите, тъй като има добра топлопроводимост и топлинен капацитет.
- Друг вариант за термичен слънчев колектор може да бъде полагане на веригата върху равнината на покрива в специални кутии в дълги успоредни редове по цялата дължина на покрива.
Цени за XLPE тръби
XLPE тръби
Видео: прост линеен тръбен слънчев колектор
Подсилете ефекта с пластмасови бутилки
Фигурата показва слънчев колектор, изработен от маркучи (тръби), чиято ефективност значително се увеличава чрез използване на обикновени пластмасови бутилки. Каква е "особеността" тук? И има няколко от тях:
Действието на пластмасова бутилка като обвивка - схематично
- Бутилките играят ролята на прозрачен корпус и не позволяват на въздушните течения да отнемат топлината по време абсолютно ненужновзаимен топлообмен. Освен това самите въздушни камери се превръщат в един вид топлинни акумулатори. Има парников ефект, който се използва активно в селскостопанската технология.
- Заоблената повърхност на бутилката играе ролята на леща, която подсилва ефекта на слънчевата светлина.
- Ако долната повърхност на бутилката е покрита с отразяващ фолиен материал, тогава може да се постигне ефект на фокусиране на лъчите в зоната на преминаване на тръбата. Отоплението само ще спечели от това.
- Друг важен фактор. Пластмасовата прозрачна повърхност до известна степен ще намали вредните отрицателни ефекти на ултравиолетовите лъчи, които нито гумата, нито пластмасата „харесват“. Такава верига трябва да продължи по-дълго.
За да направите такъв слънчев колектор ще ви трябва:
1 - Гумен маркуч, черни метални или пластмасови тръби - като топлообменник.
2 - Пластмасови бутилки, които ще се превърнат в обшивка около тръбите на веригата.
3 - В бутилките, в половината им, която ще бъде долепена до основата, може да се постави фолио или друг светлоотразителен материал. Отразителната част трябва да гледа към слънцето.
4 - Ще бъде доста лесно да монтирате стойката от прът или метална тръба.
5 - Резервоар за нагрята вода, който трябва да бъде свързан към точката на приемане - кран, душ и др.
6 - Резервоар за студена вода, който може да бъде свързан към водоснабдителната система.
Монтаж на слънчев колектор
Сглобяването на версията, показана на горната диаграма, е както следва:
- Като начало стойката е монтирана от метална тръба или прът. Ако е направен от дърво, тогава трябва да бъде покрит с антисептичен състав, но ако е направен от метал, тогава трябва да се третира с антикорозионен агент. Необходимо е да се изчисли дължината, така че между двата стелажа да се монтират четен брой бутилки.
- На стелажи, на разстояниеширината на бутилките са фиксирани хоризонтални ленти, върху които ще бъде възможно да се направи допълнително закрепване за намотката. В допълнение, те ще предадат на рамката допълнителна твърдост.
- След това се подготвя необходимия брой пластмасови бутилки - долната част се отрязва от тях, така че една бутилка със страната на гърлото да пасне плътно в получения отвор.
- Взема се маркуч (тръба) с необходимата дължина, което ще бъде достатъчно за полагане верига на намоткавърху готова рамка-стойка.
Отстъпвайки от ръба на маркуча 100 ÷ 150 mm, направете маркировка на мястото на закрепването му. След това през този ръб се поставя необходимия брой готови бутилки върху тръбата, което ще бъде достатъчно, за да затвори напълно зоната към противоположната стойка. Бутилките се монтират плътно една до друга, така че гърлото на втората да влезе в дупката, изрязана в дъното на предишната.
- Когато тръбната секция за полагане на горната част на бобината е напълно покрита с кутия за бутилка, нейният ръб се фиксира върху лявата стойка на рамката. За закрепване можете да използвате скоби за пластмасови тръби с резе, желания размер.
- При необходимост позицията на бутилките се регулира така, че фолиевата им половина да е отдолу, близо до рамката на колектора.
- След това тръбата се завърта плавно и щраква обратно върху скобата.
- Следващата стъпка е отново да поставите бутилки върху тръбата и тя вече е фиксирана на левия багажник. Този последовател продължава, докато цялата рамка се запълни с колекторна намотка.
- Сега остава само да се „опаковат“ фитингите, чрез които полученият колектор ще бъде свързан към захранването със студена вода и към резервоара за горещо съхранение.
Ето какво може да се случи накрая – не можете да си представите по-лесно!
Такъв колекционер, както можете да видите, абсолютно не е труднов производството, но може да се превърне в добър "помощник" в частна къща, поемайки функциите на отопление на водата.
Между другото, слънчевата енергия може да се използва не само за отопление на вода, но и за подаване на топъл въздух в помещенията. Например, как да го направите сами, можете да разберете, ако следвате връзката към специална публикация на нашия портал.
Видео - сглобяване на слънчева електроцентрала "направи си сам".
Алтернативните възобновяеми енергийни източници са много популярни. В някои страни от ЕС автономното отопление покрива повече от 50% от енергийните нужди. В Русия слънчевите колектори все още не са широко използвани. Една от основните причини: високата цена на оборудването. За слънчев панел от местен производител ще трябва да платите поне 16-20 хиляди рубли. Продуктите на европейските марки ще струват още повече, започвайки от 40-45 хиляди рубли.
Да направите слънчев колектор със собствените си ръце ще бъде по-евтино, поне наполовина. Самоделният слънчев колектор ще осигури достатъчно топлина за загряване на вода за душ за 3-4 души. За производството ще ви трябват строителни инструменти, изобретателност и импровизирани средства.
От какво може да се направи слънчева система?
Първо трябва да разберете какъв принцип на работа използва слънчев бойлер. Във вътрешната структура на блока присъстват следните възли:- кадър;
- абсорбатор;
- топлообменник, вътре в който ще циркулира охлаждащата течност;
- рефлектори за фокусиране на слънчевите лъчи.
- Поглъщане на топлина - слънчевите лъчи преминават през стъклото, разположено отгоре на корпуса, или през вакуумни тръби. Вътрешният абсорбиращ слой в контакт с топлообменника е покрит със селективна боя. Когато слънчевата светлина удари абсорбера, се отделя голямо количество топлина, която се събира и използва за загряване на вода.
- Топлообмен - абсорберът е разположен в тясна връзка с топлообменника. Топлината, акумулирана от абсорбера и прехвърлена към топлообменника, загрява течността, движеща се през тръбите към намотката вътре в резервоара за съхранение на топлина. Циркулацията на водата в бойлера се извършва по принудителен или естествен начин.
- БГВ - използват се два принципа на загряване на гореща вода:
- Директно отопление - топлата вода след нагряване просто се изхвърля в топлоизолиран контейнер. В моноблокова соларна система като топлоносител се използва обикновена битова вода.
- Вторият вариант е осигуряване на топла вода с пасивен бойлер на принципа на индиректното нагряване. Охлаждащата течност (често антифриз) се изпраща под налягане към топлообменника на слънчевия колектор. След нагряване нагрятата течност се подава в резервоара за съхранение, вътре в който е вградена намотка (играеща ролята на нагревателен елемент), заобиколена от вода за системата за захранване с гореща вода.
Охлаждащата течност загрява намотката, през която предава топлина на водата в резервоара. Когато кранът е отворен, нагрятата вода от резервоара за съхранение на топлина тече към точката на крана. Характеристика на соларната система с индиректно отопление е възможността за работа през цялата година.
Работните проекти на слънчеви бойлери имат подобно устройство. Изработени само от импровизирани материали. Има схеми за производство на колектори от:
- поликарбонат;
- вакуумни тръби;
- PET бутилки;
- бирени кутии;
- радиатор за хладилник;
- медни тръби;
- HDPE и PVC тръби.
Поликарбонатен колектор
Изработена от панели тип пчелна пита с добри топлоизолационни свойства. Дебелина на листовете от 4 до 30 мм. Изборът на дебелината на поликарбоната зависи от необходимия топлообмен. Колкото по-дебел е листът и клетките в него, толкова повече вода ще може да загрее устройството.За да направите сами слънчева система, по-специално домашен поликарбонатен слънчев бойлер, ще ви трябват следните материали:
- две резбови пръти;
- пропиленови ъгли, фитингите трябва да имат външна резбова връзка;
- PVC пластмасови тръби: 2 бр., дължина 1,5 м, диаметър 32;
- 2 щепсела.
За да се увеличи топлинната ефективност на колектора от клетъчен поликарбонат, листът е покрит с всяка селективна боя. Загряването на водата след нанасяне на селективно покритие се ускорява приблизително два пъти.
Вакуумно тръбен колектор
В този случай няма да е възможно да се управлява изключително с импровизирани средства. За да направите слънчев колектор, ще трябва да закупите вакуумни тръби. Те се продават от фирми, занимаващи се с поддръжка на слънчеви системи и директно от производители на слънчеви бойлери.За самостоятелно производство е по-добре да изберете колби с пера и топлинен канал с топлинна тръба. Тръбите се монтират по-лесно и се сменят, ако е необходимо.
Също така трябва да закупите блоков хъб за вакуумен слънчев колектор. Когато избирате, обърнете внимание на производителността на възела (определя се от броя на тръбите, които могат да бъдат едновременно свързани към устройството). Рамката е направена самостоятелно, сглобявайки дървена рамка. Спестяванията при производството у дома, като се вземе предвид закупуването на готови вакуумни тръби, ще бъдат най-малко 50%.
Слънчева система от пластмасови бутилки
За готвене са ви необходими около 30 бр. PET бутилки. При сглобяване е по-удобно да се използват контейнери с еднакъв размер за 1 или 1,5 литра. На подготвителния етап етикетите се отстраняват от бутилките, повърхността се измива старателно. В допълнение към пластмасовите контейнери ще ви трябва следното:- 12 м маркуч за поливане на растения с диаметър 20 мм;
- 8 Т-образни части;
- 2 наколенки;
- ролка от тефлоново фолио;
- 2 сферични кранове.
В ясен ден, след 15 минути. водата ще се загрее до 45°C. Предвид високата производителност на слънчев бойлер, изработен от пластмасови бутилки, има смисъл да го свържете към резервоар за съхранение от 200 литра. Последният е добре изолиран, за да се предотврати загубата на топлина.
Колектор за алуминиеви кутии за бира
Алуминият има добри термични характеристики. Не е изненадващо, че металът се използва за производството на отоплителни радиатори.Алуминиевите кутии могат да се използват при производството на домашни слънчеви системи. Консерви от калай и друг метал не са подходящи за производство.
За един слънчев панел ще са необходими следните компоненти:
- буркани, около 15 бр. на линия, тялото се побира 10-15 реда;
- топлообменник - използва се колектор от гумен маркуч или пластмасови тръби;
- лепило за залепване на кутии;
- селективна боя.
За отопление на въздуха често се прави слънчев колектор от алуминиеви кутии. При използване на водна охлаждаща течност топлинната ефективност на устройството намалява.
Слънчева система от хладилника
Друго популярно решение, което изисква минимално време и пари. Слънчевият колектор е направен от радиатора на стар хладилник. Бобината вече е боядисана в черно. Достатъчно е просто да поставите решетката в дървена кутия с изолация и да я свържете към захранването с топла вода с помощта на запояване.Има възможност за изработка от кондензатор на климатик. За да направите това, няколко радиатора са свързани към една мрежа. Ако има възможност да закупите изгодно около 8 бр. кондензатори, правенето на колектор е напълно възможно.
Колектор от медни тръби
Медта има добри термични свойства. При производството на меден слънчев колектор използвайте:- тръби с диаметър 1 1/4", използвани при монтажа на системи за отопление и топла вода;
- 1/4" тръби използвани в климатични системи;
- газов котлон;
- спойка и флюс.
Соларен котел от HDPE тръби и PVC маркучи
При производството на соларни системи се използва почти всеки наличен материал. Има решения, които ви позволяват да направите колектор от гофриран маркуч, гумен маркуч, използван за поливане на растения.Соларните системи не се изработват от металопластична тръба поради гумените уплътнения на арматурата, които не издържат на силна топлина. При интензивно слънчево излъчване нагряването в колектора достига 300°C. При прегряване уплътненията определено ще изтекат.
Възможно е производството на слънчев колектор от гофрирана тръба от неръждаема стомана. Популярността на решението се дължи на скоростта и лекотата на инсталиране. Гофрираната тръба от неръждаема стомана се полага на пръстени или змия. Недостатъкът е относително високата цена на неръждаемите гофрирани тръби.
Въпреки съществуващите опции, описани по-горе, слънчевите колектори от пропиленови и HDPE тръби остават най-популярни. Всеки вариант има своите предимства:
- Слънчев колектор от HDPE тръби- за производството изберете материал, който е устойчив на топлина. Продават се голям брой фитинги за улесняване на монтажа на радиатор за съхранение на топлина. Тръбите от полиетилен с ниска плътност първоначално са черни или тъмносини, така че не изискват оцветяване.
- PVC слънчев колектор- популярността на решението в лекотата на монтаж на конструкцията, извършена чрез запояване. Наличието на голям брой ъгли, тройници, американски жени и други фитинги улеснява процеса на сглобяване. С помощта на запояване можете да създадете колекторен топлообменник с всякаква конфигурация.
Производство на слънчев колектор за топла вода от PEX тръба:
Всички описани тръби с различна ефективност се използват като сърцевина при производството на домашен слънчев колектор от пластмасови бутилки и алуминиеви кутии.
Как да направите селективно покритие
Високоефективният колектор има висока степен на усвояване на слънчевата енергия. Лъчите падат върху тъмна повърхност, след което я нагряват. Колкото по-малко радиация се отблъсква от абсорбера на слънчевия колектор, толкова повече топлина остава в слънчевата система.За да се осигури достатъчно съхранение на топлина, е необходимо селективно покритие. Има няколко възможности за производство:
- Домашно покритие за селективен колектор- използвайте черна боя, която след изсъхване оставя матова повърхност. Има решения, когато като колекторен абсорбер се използва непрозрачна тъмна мушама. Черен емайл се нанася върху тръбите на топлообменника, повърхността на кутии и бутилки, с матов ефект.
- Специални абсорбиращи покрития- можете да отидете по друг начин, като закупите специална селективна боя за колектора. Съставът на селективните покрития включва полимерни пластификатори и добавки, които осигуряват добра адхезия, устойчивост на топлина и висока степен на абсорбция на слънчева светлина.
Слънчевите системи, използвани изключително за отопление на вода през лятото, могат да минат с боядисване на абсорбера в черно с обикновена боя. Домашните слънчеви колектори за отопление на къща през зимата трябва да имат висококачествено селективно покритие. Не можете да пестите от боя.
Домашна или фабрична слънчева система - кое е по-добро
Нереалистично е да се произвежда слънчев колектор у дома, който може да се сравни с фабричните продукти по отношение на технически характеристики и производителност. От друга страна, ако просто трябва да осигурите достатъчно вода за външен душ, слънчевата енергия ще бъде достатъчна, за да работите с обикновен домашен бойлер.Що се отнася до течните колектори, работещи през зимата, дори не всички фабрични соларни системи могат да работят при ниски температури. Всесезонни системи, това най-често са устройства с вакуумни топлинни тръби, с повишена ефективност, способни да работят до температура до -50 ° C.
Фабричните слънчеви колектори често са оборудвани с въртящ се механизъм, който автоматично регулира ъгъла на наклона и посоката на панела към кардиналните точки, в зависимост от местоположението на Слънцето.
Ефективен слънчев бойлер е този, който е напълно съобразен с възложените му задачи. За да затоплите вода за 2-3 души през лятото, можете да се справите с обикновен слънчев колектор, направен със собствените си ръце от импровизирани средства. За отопление през зимата, въпреки първоначалните разходи, е по-добре да инсталирате фабрична соларна система.
Видео курс за производство на панелни слънчеви бойлери
Енергийни ресурси. Безплатната слънчева енергия ще може да осигурява топла вода за битови нужди поне 6-7 месеца в годината. А в останалите месеци – помагайте и на парното.
Но най-важното е, че прост слънчев колектор (за разлика например от) може да бъде направен самостоятелно. За да направите това, ще ви трябват материали и инструменти, които могат да бъдат закупени в повечето строителни магазини. В някои случаи дори това, което се намира в обикновен гараж, ще бъде достатъчно.
В проекта е използвана технологията за монтаж на слънчев нагревател, представена по-долу "Включете слънцето - живейте удобно". Разработен е специално за проекта от немска компания Слънчевият партньор е съден, която професионално се занимава с продажба, монтаж и сервиз на слънчеви колектори и фотоволтаични системи.
Основната идея е всичко да е евтино и весело. За производството на колектора се използват доста прости и обикновени материали, но ефективността му е доста приемлива. Тя е по-ниска от тази на фабричните модели, но разликата в цената напълно компенсира този недостатък.
Слънчевите лъчи преминават през стъклото и нагряват колектора, а стъклопакетът не позволява на топлината да излиза. Стъклото също пречи на движението на въздуха в абсорбера, без него колекторът бързо би загубил топлина поради вятър, дъжд, сняг или ниски външни температури.
Рамката трябва да се третира с антисептик и боя за външна употреба.
В корпуса са направени проходни отвори за подаване на студ и отстраняване на нагрятата течност от колектора.
Самият абсорбатор е боядисан с топлоустойчиво покритие. Конвенционалните черни бои при високи температури започват да се отлепват или изпаряват, което води до потъмняване на стъклото. Боята трябва да изсъхне напълно, преди да поставите стъкления капак (за да предотвратите кондензация).
Под абсорбера е положен нагревател. Най-често използваната минерална вата. Основното е, че може да издържа на доста високи температури през лятото (понякога над 200 градуса).
Отдолу рамката е покрита с OSB плочи, шперплат, дъски и др. Основното изискване за този етап е да се уверите, че дъното на колектора е надеждно защитено от проникване на влага вътре.
За фиксиране на стъклото в рамката се правят жлебове или се закрепват ленти от вътрешната страна на рамката. При изчисляване на размерите на рамката трябва да се има предвид, че когато времето (температура, влажност) се промени през годината, нейната конфигурация ще се промени леко. Следователно от всяка страна на рамката се оставят няколко милиметра поле.
Гумено уплътнение на прозореца (D- или E-образно) е прикрепено към жлеба или щангата. Върху него се поставя стъкло, върху което по същия начин се нанася уплътнител. Отгоре всичко това е фиксирано с поцинкована ламарина. Така стъклото е здраво закрепено в рамката, уплътнението предпазва абсорбера от студ и влага и стъклото няма да се повреди, когато дървената рамка "диша".
Фугите между стъклените листове са изолирани с уплътнител или силикон.
За да организирате слънчево отопление у дома, имате нужда от резервоар за съхранение. Водата, загрята от колектора, се съхранява тук, така че трябва да се погрижите за неговата топлоизолация.
Като резервоар можете да използвате:
- неработещи електрически бойлери
- различни газови бутилки
- бъчви за хранителни цели
Основното нещо, което трябва да запомните, е, че налягането ще се създаде в запечатан резервоар в зависимост от налягането на водопроводната система, към която ще бъде свързан. Не всеки контейнер е в състояние да издържи налягане от няколко атмосфери.
В резервоара се правят отвори за входа и изхода на топлообменника, входа на студената вода и входа на загрятата вода.
В резервоара има спирален топлообменник. За него се използват мед, неръждаема стомана или пластмаса. Водата, загрята през топлообменника, ще се издигне нагоре, така че трябва да се постави на дъното на резервоара.
Колекторът е свързан към резервоара с помощта на тръби (например металопластични или пластмасови), изтеглени от колектора към резервоара през топлообменника и обратно към колектора. Тук е много важно да се предотврати изтичане на топлина: пътят от резервоара до консуматора трябва да е възможно най-къс, а тръбите трябва да са много добре изолирани.
Разширителният резервоар е много важен елемент от системата. Това е отворен резервоар, разположен в най-високата точка на циркулационния кръг на течността. За разширителния резервоар можете да използвате както метални, така и пластмасови контейнери. С негова помощ се контролира налягането в колектора (поради факта, че течността се разширява от нагряване, тръбите могат да се спукат). За да се намалят топлинните загуби, резервоарът също трябва да бъде изолиран. Ако в системата има въздух, той може да излезе и през резервоара. Чрез разширителния резервоар колекторът също се пълни с течност.
Нивото на развитие на съвременните технологии и материали е толкова високо, че неизползването на слънчева енергия е неразумно от финансова гледна точка и престъпно по отношение на околната среда. За съжаление закупуването на промишлени инсталации за производство на електроенергия и топлина е нерационално поради високата им цена. Въпреки това има изход: да направите продуктивен слънчев колектор със собствените си ръце от материали, които можете да намерите в най-близкия строителен магазин.
Целта на слънчевия колектор, неговите предимства и недостатъци
Слънчев бойлер (течен слънчев колектор) е устройство, което загрява охлаждаща течност с помощта на слънчева енергия. Използва се за отопление на помещения, топла вода, подгряване на вода в басейни и др.
Слънчевият колектор ще осигури на къщата топла вода и топлина
Предпоставката за използване на екологичен бойлер е фактът, че слънчевата радиация пада върху Земята през цялата година, въпреки че има различна интензивност през зимата и лятото. Така за средните географски ширини дневното количество енергия през студения сезон достига 1–3 kWh на 1 кв.м, докато в периода от март до октомври тази стойност варира от 4 до 8 kWh/m 2. Ако говорим за южните райони, тогава цифрите могат безопасно да бъдат увеличени с 20-40%.
Както можете да видите, ефективността на инсталацията зависи от региона, но дори и в северната част на страната ни слънчевият колектор ще осигури необходимостта от топла вода - основното е, че в небето има по-малко облаци. Ако говорим за средната лента и южните райони, тогава инсталацията със слънчева енергия ще може да замени котела и да покрие нуждите на охлаждащата течност на отоплителната система през зимата. Разбира се, говорим за продуктивни бойлери от няколко десетки квадратни метра.
Слънчевата батерия ще ви помогне да спестите пари от семейния бюджет. Следният материал ще ви помогне да го направите сами:
Таблица: Разпределение на слънчевата енергия по региони
Средно дневно количество слънчева радиация, kW * h / m 2 | |||||||||
Мурманск | Архангелск | Санкт Петербург | Москва | Новосибирск | Улан-Уде | Хабаровск | Ростов на Дон | Сочи | Находка |
2,19 | 2,29 | 2,60 | 2,72 | 2,91 | 3,47 | 3,69 | 3,45 | 4,00 | 3,99 |
Среднодневно количество слънчева радиация през декември, kW*h/m2 | |||||||||
0 | 0,05 | 0,17 | 0,33 | 0,62 | 0,97 | 1,29 | 1,00 | 1,25 | 2,04 |
Среднодневно количество слънчева радиация през юни, kW*h/m2 | |||||||||
5,14 | 5,51 | 5,78 | 5,56 | 5,48 | 5,72 | 5,94 | 5,76 | 6,75 | 5,12 |
Домашно направените слънчеви колектори не могат да се сравнят с фабрично произведените слънчеви колектори, но домашно направената слънчева инсталация ще намали разходите за отопление на битова вода и ще спести електроенергия, когато е свързана към пералня и съдомиялна машина.
Предимства на слънчевите бойлери:
- сравнително прост дизайн;
- висока надеждност;
- ефективна работа независимо от сезона;
- дълъг експлоатационен живот;
- възможност за спестяване на газ и електричество;
- не се изисква разрешение за инсталиране на оборудване;
- малка маса;
- лекота на монтаж;
- пълна автономия.
Що се отнася до отрицателните моменти, нито една инсталация за получаване на алтернативна енергия не може без тях. В нашия случай недостатъците са:
- висока цена на фабричното оборудване;
- зависимост на ефективността на слънчевия колектор от времето на годината и географската ширина;
- податливост на градушка;
- допълнителни разходи за инсталиране на резервоар за съхранение на топлина;
- зависимост на енергийната ефективност на инструмента от облачността.
Имайки предвид плюсовете и минусите на слънчевите бойлери, не трябва да забравяме екологичната страна на въпроса - такива инсталации са безопасни за хората и не вредят на нашата планета.
Фабричният слънчев колектор наподобява конструктор, с който можете бързо да сглобите инсталацията с необходимата производителност
Видове слънчеви бойлери: избор на дизайн за самостоятелно производство
В зависимост от температурата, която развиват слънчевите нагреватели, има:
- нискотемпературни устройства - предназначени за нагряване на течности до 50 ° C;
- среднотемпературни слънчеви колектори - повишават температурата на изходящата вода до 80 °C;
- високотемпературни инсталации - загрейте охлаждащата течност до точката на кипене.
У дома можете да изградите слънчев бойлер от първи или втори тип. За производството на високотемпературен колектор ще са необходими промишлено оборудване, нови технологии и скъпи материали.
По дизайн всички течни слънчеви колектори са разделени на три типа:
- плоски бойлери;
- вакуумни термосифонни устройства;
- слънчеви концентратори.
Плоският слънчев колектор е кутия с ниска топлоизолация. Вътре са монтирани светлопоглъщаща плоча и тръбна верига. Абсорбиращият панел (абсорбер) е с повишена топлопроводимост. Поради това е възможно да се постигне максимален трансфер на енергия към охлаждащата течност, циркулираща около веригата на бойлера. Простотата и ефективността на плоските инсталации се отразява в многобройни дизайни, разработени от занаятчии.
Вътре в плосък слънчев колектор - светлопоглъщаща плоча и тръбна верига
Принципът на действие на вакуумните слънчеви бойлери се основава на ефекта на термоса. Дизайнът се основава на десетки двойни стъклени колби. Външната тръба е изработена от удароустойчиво, закалено стъкло, което издържа на градушка и вятър. Вътрешната тръба е със специално покритие за увеличаване на абсорбцията на светлина. Въздухът се евакуира от пространството между елементите на колбата, което позволява да се избегнат топлинните загуби. В центъра на конструкцията има меден термичен кръг, запълнен с нискокипящ охладител (фреон) - той е нагревателят на вакуумния слънчев колектор. В процеса технологичният флуид се изпарява и пренася топлинна енергия към работния флуид на главния кръг. В това си качество най-често се използва антифриз. Този дизайн позволява на системата да работи при температури до -50 °C. Трудно е да се изгради такава инсталация у дома, така че има няколко самостоятелно изработени структури от вакуумен тип.
Дизайнът на вакуумния слънчев колектор се основава на набор от двойни стъклени колби
Слънчевият концентратор се основава на сферично огледало, способно да фокусира слънчевата радиация в точка. Течността се нагрява в спираловидна метална верига, която е поставена в центъра на инсталацията. Предимството на соларните концентратори е способността да развиват високи температури, но необходимостта от система за проследяване на Слънцето намалява популярността им сред домашните майстори.
Изграждането на продуктивен слънчев концентратор у дома не е лесна задача
За домашно производство най-подходящи са плоските слънчеви нагреватели, изградени от топлоизолационни материали, стъкло с висока пропускливост и медни абсорбери.
Устройството и принципът на работа на плосък слънчев колектор
Домашният слънчев бойлер се състои от плоска дървена рамка (кутия) с празна задна стена. В долната част е основният елемент на устройството - абсорбаторът. Най-често се изработва от метален лист, закрепен към тръбен колектор. Ефективността на преноса на енергия зависи от контакта на абсорбиращата плоча с тръбите на топлообменника, така че тези части са заварени или запоени с непрекъснат шев.
Самата флуидна верига е набор от вертикално монтирани тръби. В горната и долната част те са свързани с хоризонтални тръби с увеличен диаметър, които са предназначени за подаване и изтегляне на охлаждащата течност. Входът и изходът за течността са разположени диагонално - поради това се осигурява пълно отстраняване на топлината от топлообменните елементи. Като топлоносител се използва антифриз за отоплителни системи или други антифризни разтвори.
Абсорбаторът е покрит със светлопоглъщаща боя, отгоре е поставено стъкло, а кутията е защитена със слой топлоизолация. За да се опрости задачата, площта на остъкляването е разделена на части и за да се увеличи производителността, се използват прозорци с двоен стъклопакет. Затвореният дизайн създава ефекта на термос в слънчевия колектор и в същото време предотвратява загубата на топлина поради вятър, дъжд и други външни фактори.
Слънчевият бойлер работи по следния начин:
- Незамръзващата течност, загрята в слънчевия колектор, се издига през тръбите и навлиза в резервоара за съхранение на топлина през клона за изтегляне на охлаждащата течност.
- Придвижвайки се през топлообменника, монтиран вътре в резервоара за съхранение, антифризът отдава топлина на водата.
- Охладеният работен флуид влиза в долната част на кръга на слънчевия бойлер.
- Водата, загрята в резервоара, се издига и се взема за нуждите на топла вода. Попълването на течността в резервоара за съхранение на топлина става благодарение на водната тръба, свързана към дъното. Ако слънчевият колектор работи като нагревател на отоплителна система, тогава се използва циркулационна помпа за циркулация на водата в затворена вторична верига.
Постоянното движение на охлаждащата течност и наличието на топлинен акумулатор ви позволява да натрупвате енергия, докато слънцето грее, и постепенно да я изразходвате, дори когато осветителното тяло се крие зад хоризонта.
Схемата за свързване на слънчев колектор към резервоар за съхранение не е толкова сложна.
Опции за самоделни соларни инсталации
Характеристика на слънчевите бойлери "направи си сам" е, че почти всички устройства имат еднакъв дизайн на топлоизолирана кутия. Често рамката се сглобява от дървен материал и се покрива с минерална вата и топлоотразяващ филм. Що се отнася до абсорбера, за производството му се използват метални и пластмасови тръби, както и готови компоненти от ненужно домакинско оборудване.
От градински маркуч
Градински маркуч с форма на охлюв или PVC водопроводна тръба има голяма повърхност, което дава възможност да се използва такава верига като бойлер за нуждите на външен душ, кухня или отопление на басейн. Разбира се, за тези цели е по-добре да вземете черни материали и не забравяйте да използвате резервоар за съхранение, в противен случай абсорбаторът ще прегрее по време на пика на летните горещини.
Плосък колектор за градински маркуч е най-лесният начин за затопляне на водата в басейна
От кондензатора на стар хладилник
Външният топлообменник на употребяван хладилник или фризер е готов абсорбатор на слънчев колектор. Остава само да се дооборудва с топлоизолиращ лист и да се монтира в кутията. Разбира се, производителността на такава система ще бъде малка, но през топлия сезон бойлер, изработен от части от хладилно оборудване, ще покрие нуждите от топла вода на малка селска къща или вила.
Топлообменникът на стар хладилник е почти готов абсорбатор за малък слънчев нагревател
От плоска радиаторна отоплителна система
Производството на слънчев колектор от стоманен радиатор дори не изисква инсталиране на абсорбираща плоча. Достатъчно е да покриете устройството с черна топлоустойчива боя и да го монтирате в запечатан корпус. Производителността на една инсталация е повече от достатъчна за система за топла вода. Ако направите няколко бойлера, можете да спестите от отоплението на къщата в студено слънчево време. Между другото, слънчева централа, сглобена от радиатори, ще отоплява помощни помещения, гараж или оранжерия.
Стоманеният радиатор на отоплителната система ще послужи като основа за изграждането на екологично чист бойлер
От полипропиленови или полиетиленови тръби
Тръбите от метална пластмаса, полиетилен и полипропилен, както и фитингите и устройствата за тяхното инсталиране ви позволяват да изграждате слънчеви вериги с всякакъв размер и конфигурация. Такива инсталации имат добра производителност и се използват за отопление на помещения и топла вода за битови нужди (кухня, баня и др.).
Предимството на слънчевия колектор от пластмасови тръби е ниската цена и лесната инсталация
От медни тръби
Абсорберите, изработени от медни плочи и тръби, имат най-голям топлопренос, поради което се използват успешно за отопление на охлаждащата течност на отоплителни системи и за захранване с топла вода. Недостатъците на медните колектори включват високи разходи за труд и разходи за материали.
Използването на медни тръби и плочи за производството на абсорбера гарантира висока ефективност на соларната централа
Метод за изчисляване на слънчевия колектор
Производителността на слънчев слънчев колектор се изчислява въз основа на факта, че 1 кв.м инсталация в ясен ден дава от 800 до 1 000 W топлинна енергия. Загубите на тази топлина по обратната страна и стените на конструкцията се изчисляват според коефициента на топлоизолация на използваната изолация. Ако се използва експандиран полистирол, тогава за него коефициентът на топлинна загуба е 0,05 W / m × ° C. При дебелина на материала от 10 cm и температурна разлика от 50 °C вътре и извън конструкцията, топлинните загуби са 0,05/0,1 × 50 = 25 W. Като се вземат предвид страничните стени и тръбите, тази стойност се удвоява. Така общото количество изходяща енергия ще бъде 50 W на 1 кв.м повърхност на соларния нагревател.
За загряване на 1 литър вода с един градус е необходима 1,16 W топлинна енергия, следователно за нашия модел слънчев колектор с площ от 1 кв.м и температурна разлика от 50 °C ще бъде възможно за да се получи условен коефициент на ефективност от 800/1,16 = 689,65/kg × ° C. Тази стойност показва, че инсталация от 1 кв.м ще загрее 20 литра вода с 35 °C за един час.
Изчисляването на необходимата производителност на слънчев бойлер се извършва по формулата W = Q × V × δT, където Q е топлинният капацитет на водата (1,16 W/kg × °C); V - обем, l; δT е температурната разлика на входа и изхода на инсталацията.
Според статистиката един възрастен се нуждае от 50 литра топла вода на ден. Средно за захранване с топла вода е достатъчно температурата на водата да се повиши с 40 ° C, което, изчислено по тази формула, изисква разходи за енергия W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. За да разберете площта на слънчевия колектор, тази стойност трябва да се раздели на количеството слънчева енергия на 1 кв.м повърхност на дадена географска ширина.
Изчисляване на необходимите параметри на соларната система
Изработка на слънчев бойлер с меден абсорбатор
Предлаганият за производство слънчев колектор в слънчев зимен ден загрява водата до температура над 90°C, а при облачно време - до 40°C. Това е достатъчно, за да осигури на къщата топла вода. Ако искате да отоплявате дома си със слънчева енергия, ще ви трябват няколко такива инсталации.
Необходими материали и инструменти
За да направите бойлер ще ви трябва:
- медна ламарина с дебелина най-малко 0,2 mm и размери 0,98 × 2 m;
- медна тръба Ø10 мм, дължина 20 м;
- медна тръба Ø22 мм, дължина 2,5 м;
- резба 3/4˝ - 2 бр.;
- щепсел 3/4˝ - 2 бр.;
- мек припой SANHA или POS-40 - 0,5 kg;
- поток;
- химикали за почерняване на абсорбери;
- OSB плоскост с дебелина 10 мм;
- мебелни ъгли - 32 бр.;
- базалтова вата с дебелина 50 мм;
- листова топлоотразителна изолация с дебелина 20 mm;
- релса 20х30 - 10м;
- уплътнение за врата или прозорец - 6 м;
- прозоречно стъкло с дебелина 4 мм или стъклопакет 0,98х2,01 м;
- самонарезни винтове;
- багрило.
Освен това подгответе следните инструменти:
- електрическа бормашина;
- комплект свредла за метал;
- "корона" или фреза за дървообработване Ø20 mm;
- резачка за тръби;
- газов котлон;
- респиратор;
- четка за рисуване;
- комплект отвертки или отвертка;
- електрически прободен трион.
За да херметизирате веригата, ще ви е необходим и компресор и манометър, предназначен за налягане до 10 атмосфери.
За меко запояване е подходяща обикновена газова горелка
Инструкции за напредъка на работата
- С помощта на резачка за тръби медната тръба се нарязва на парчета. Ще получите 2 части Ø22 mm с дължина 1,25 m и 10 елемента Ø10 mm с дължина 2 m.
- При дебели тръби се прави резерв от 150 mm от ръба и се правят 10 отвора Ø10 mm на всеки 100 mm.
- В получените отвори се вкарват тънки тръби, така че да стърчат навътре с не повече от 1–2 mm. В противен случай в радиатора ще се появи прекомерно хидравлично съпротивление.
- С помощта на газова горелка, пистолет за горещ въздух и спойка всички части на радиатора са свързани помежду си.
Веригата на слънчевия колектор работи под налягане, така че се обръща специално внимание на херметичността на връзките
За да сглобите радиатора, можете да използвате специални фитинги, но в този случай цената на слънчевата система ще се увеличи значително. В допълнение, сгъваемите връзки не гарантират херметичността на конструкцията при променливи термодинамични натоварвания.
- Щепселите и резбите са запоени по двойки по диагоналите на радиатора към 3/4˝ тръби.
- След затваряне на изходната резба с щепсел, фитингът се завинтва към входа на сглобения колектор и компресорът се свързва.
Компресорът е свързан с фитинг
- Радиаторът се поставя в съд с вода и налягането от 7–8 atm се изпомпва от компресора. Мехурчетата, издигащи се в ставите, се използват за преценка на плътността на запоените съединения.
Ако не можете да намерите подходящ контейнер за проверка на колектора, можете да го сглобите сами. За това се прави кутия или обикновена преграда от импровизирани средства (подрязване на дървен материал, тухли и др.) И се покрива с пластмасова обвивка.
- След проверка на херметичността радиаторът се изсушава и обезмаслява. След това преминете към запояването на медния лист. Запоете абсорбиращия лист към тръбите с непрекъснат шев по цялата дължина на всеки елемент от медната верига.
Запояването на абсорбиращия лист се извършва с непрекъснат шев
- Тъй като абсорберът на слънчевия колектор е изработен от мед, вместо боядисване може да се използва химическо почерняване. Това ще ви позволи да получите истинско селективно покритие на повърхността, подобно на това, което се получава във фабриката. За да направите това, загрят химически разтвор се излива в контейнера за проверка на теча и абсорберът се поставя с лицето надолу. По време на реакцията температурата на реагентите се поддържа по всеки наличен метод (например чрез постоянно изпомпване на разтвора през съд с котел).
Почерняването на медта е един от най-критичните етапи в производството на абсорбер.
Като течност за химическо почерняване можете да използвате разтвор на натриев хидроксид (60 g) и калиев персулфат или амониев персулфат (16 g) във вода (1 l). Не забравяйте, че тези вещества са опасни за хората, а самият процес на окисление на медта е свързан с отделянето на вредни газове. Ето защо е задължително да се използват предпазни средства - респиратор, очила и гумени ръкавици, а самата работа е най-добре да се извършва на открито или в добре проветриво помещение.
- От OSB листа се изрязват части за сглобяване на корпуса на слънчевия колектор - дъното 1х2м, страничните 0,16х2м, горните 0,18х1м и долните 0,17х1м панели, както и 2 носещи прегради 0,13х0,98м .
- Шина 20х30 мм се нарязва на парчета: 1,94 м - 4 бр. и 0,98м - 2 бр.
- В страничните стени се правят дупки Ø20 мм за входящи и изходящи тръби, а в долната част на колектора се пробиват 3-4 отвора Ø8 мм за микровентилация.
Отвори, необходими за микровентилация
- В преградите се правят изрези за абсорбиращите тръби.
- Подпорна рамка е сглобена от летви 20x30 mm.
- С помощта на мебелни ъгли и самонарезни винтове рамката е обшита с OSB панели. В този случай страничните стени трябва да лежат на дъното - това ще предотврати отклонението на тялото. Долният панел се спуска на 10 мм от останалите, за да се покрие със стъкло. Това ще предотврати навлизането на валежи в рамката.
- Монтирайте вътрешни прегради.
Когато сглобявате кутията, не забравяйте да използвате строителен квадрат, в противен случай дизайнът може да се окаже неравномерен
- Дъното и страните на тялото са изолирани с минерална вата и покрити с валцуван топлоотразителен материал.
По-добре е да използвате минерална вата с влагоотблъскваща импрегнация.
- Абсорберът се поставя върху подготвеното пространство. За да направите това, един от страничните панели се демонтира, който след това се поставя на място.
Схема на вътрешния "пай" на слънчевия колектор
- На разстояние 1 см от горния ръб на кутията вътрешният периметър на конструкцията е обшит с дървена летва 20х30 мм, така че широката й страна да докосва стените.
- По периметъра е залепена уплътнителна дъвка.
За херметичност използвайте конвенционално уплътнение за прозорци.
- Полага се стъкло или прозорец с двоен стъклопакет, чийто контур също е залепен с уплътнение на прозореца.
- Конструкцията е притисната с алуминиев ъгъл, в който предварително са пробити отвори за самонарезни винтове. На този етап монтажът на колектора се счита за завършен.
В сглобен вид дебелината на слънчевия колектор е около 17см
За да се предотврати проникването на влага и изтичането на топлина, на всички етапи ставите и точките на свързване на частите се обработват със силиконов уплътнител. За да се предпази конструкцията от валежи, дървото е покрито със специално съединение и боядисано с емайл.
Характеристики на монтаж и експлоатация на колектори за течно отопление
За да поставите слънчевия колектор, изберете просторно място, което не е засенчено през целия ден. Монтажната скоба или подрамката се изработва от дървени летви или метал по такъв начин, че наклонът на бойлера да се регулира от 45 до 60 градуса спрямо вертикалната ос.
Схема на свързване на слънчев нагревател в система с принудителна циркулация
Акумулаторът за намаляване на топлинните загуби се поставя възможно най-близо до инсталацията.В зависимост от условията се организира естествена или принудителна циркулация на охлаждащата течност. В последния случай се използва контролер с температурен датчик, вграден в изходящата тръба. Изпомпването на работната течност по веригата ще се включи, когато температурата достигне програмираната стойност.
Сезонно работеща система се пълни с вода, докато целогодишната употреба на слънчев бойлер изисква използването на течност против замръзване. Идеалният вариант е специален антифриз за соларни системи, но за спестяване се използват и течности, предназначени за автомобилни радиатори или битови отоплителни системи.
Видео: направи си сам слънчев бойлер
Изграждането на слънчев колектор е не само интересно и вълнуващо занимание. Соларен бойлер ще спести семейния Ви бюджет и ще докаже, че можете да опазвате околната среда не само на думи, но и на дела.
Благодарение на разнообразните си хобита пиша на различни теми, но любимите ми са инженерство, технологии и строителство. Може би защото знам много нюанси в тези области, не само теоретично, в резултат на обучение в технически университет и висше училище, но и от практическа страна, тъй като се опитвам да направя всичко със собствените си ръце.