Ako vyrobiť solárny kolektor na vykurovanie vlastnými rukami: krok za krokom

Nárast cien tradičných zdrojov energie povzbudzuje majiteľov súkromných domov, aby hľadali alternatívne možnosti vykurovania svojich domovov a ohrevu vody.Súhlaste, finančná zložka problému bude hrať dôležitú úlohu pri výbere vykurovacieho systému.

Jedným z najsľubnejších spôsobov zásobovania energiou je premena slnečného žiarenia. Na tento účel sa používajú solárne systémy. Pochopenie princípu ich konštrukcie a mechanizmu fungovania, výroba solárneho kolektora na vykurovanie vlastnými rukami nebude ťažké.

Povieme vám o konštrukčných vlastnostiach solárnych systémov, ponúkneme jednoduchú montážnu schému a popíšeme materiály, ktoré je možné použiť. Etapy prác sprevádzajú vizuálne fotografie, materiál dopĺňajú videá o vzniku a uvedení do prevádzky podomácky vyrobeného zberateľa.

Princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti

Moderné solárne systémy sú jedným z typy alternatívnych zdrojov prijímanie tepla. Používajú sa ako pomocné vykurovacie zariadenia, ktoré premieňajú slnečné žiarenie na energiu užitočnú pre majiteľov domov.

Sú schopné plne zabezpečiť dodávku teplej vody a vykurovanie počas chladnej sezóny iba v južných oblastiach. A to iba vtedy, ak zaberajú dostatočne veľkú plochu a sú inštalované na otvorených priestranstvách, ktoré nie sú zatienené stromami.

Napriek veľkému počtu odrôd je ich princíp fungovania rovnaký. akýkoľvek slnečná sústava Ide o obvod so sekvenčným usporiadaním zariadení, ktoré dodávajú tepelnú energiu a odovzdávajú ju spotrebiteľovi.

Hlavnými pracovnými prvkami sú solárne panely na báze fotočlánkov alebo solárne kolektory. Technológia zostava solárneho generátora na fotografických platniach je o niečo zložitejšia ako na rúrkovom kolektore.

V tomto článku sa pozrieme na druhú možnosť – solárny kolektorový systém.

Slnečné kolektory stále slúžia ako pomocní dodávatelia energie. Úplne prepnúť vykurovanie domu na solárny systém je nebezpečné kvôli neschopnosti predpovedať jasný počet slnečných dní

Kolektory sú sústavou trubíc zapojených do série s výstupným a vstupným vedením alebo usporiadaných vo forme cievky. Cez rúrky cirkuluje technologická voda, prúd vzduchu alebo zmes vody a nejakého druhu nemrznúcej kvapaliny.

Cirkulácia je stimulovaná fyzikálnymi javmi: vyparovanie, zmeny tlaku a hustoty z prechodu z jedného stavu agregácie do druhého atď.

Princíp činnosti solárnych kolektorov je založený na príjme a akumulácii slnečnej energie odovzdanej chladiacej kvapaline (+)

Zber a akumulácia slnečnej energie sa realizuje pomocou absorbérov. Ide buď o pevnú kovovú platňu s čiernym vonkajším povrchom, alebo o systém jednotlivých platní pripevnených na rúrky.

Na výrobu hornej časti tela, veka, sa používajú materiály s vysokou schopnosťou prepúšťať svetlo. Môže to byť plexisklo, podobné polymérové ​​materiály, tvrdené typy tradičného skla.

Pre elimináciu energetických strát je v boxe na zadnej strane zariadenia umiestnená tepelná izolácia

Treba povedať, že polymérne materiály celkom dobre neznášajú vplyv ultrafialových lúčov.Všetky typy plastov majú pomerne vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti, čo často vedie k odtlakovaniu krytu. Preto by malo byť použitie takýchto materiálov na výrobu telesa kolektora obmedzené.

Voda ako chladivo sa môže používať iba v systémoch určených na dodávanie dodatočného tepla v období jeseň/jar. Ak plánujete používať solárny systém po celý rok, pred prvým ochladením vymeňte procesnú vodu na zmes z nej a nemrznúcej zmesi.

Vzduchové solárne systémy využívajú vzduch ako chladivo. Kanály na jeho pohyb môžu byť vyrobené z obyčajných vlnitých plechov (+)

Ak je solárny kolektor inštalovaný na vykurovanie malej budovy, ktorá nemá spojenie s autonómnym vykurovaním chaty alebo s centralizovanými sieťami, je skonštruovaný jednoduchý jednokruhový systém s vykurovacím zariadením na začiatku.

Súčasťou reťaze nie sú obehové čerpadlá a vykurovacie zariadenia. Schéma je mimoriadne jednoduchá, ale môže fungovať iba počas slnečného leta.

Keď je kolektor zahrnutý do dvojokruhovej technickej štruktúry, všetko je oveľa komplikovanejšie, ale rozsah dní vhodných na použitie sa výrazne zvyšuje. Kolektor spracováva iba jeden okruh. Prevažná záťaž je umiestnená na hlavnej vykurovacej jednotke na elektrinu alebo akýkoľvek druh paliva.

Na výrobu solárneho kolektora môžete použiť už hotový obvod, môžete si postaviť vlastný pilotný model a vyskúšať ho v praxi (+)

Napriek priamej závislosti výkonu solárnych zariadení od počtu slnečných dní sú žiadané a dopyt po solárnych zariadeniach sa neustále zvyšuje. Sú obľúbené medzi ľudovými remeselníkmi, ktorí sa snažia nasmerovať všetky druhy prírodnej energie do užitočných kanálov.

Klasifikácia podľa teplotných kritérií

Existuje pomerne veľké množstvo kritérií, podľa ktorých sa klasifikujú určité návrhy solárnych systémov. Pre zariadenia, ktoré je možné vyrobiť vlastnými rukami a použiť na zásobovanie teplou vodou a vykurovanie, by však najracionálnejšou možnosťou bolo ich oddelenie podľa typu chladiacej kvapaliny.

Systémy teda môžu byť kvapalné a vzduchové. Prvý typ sa používa častejšie.

Okrem toho sa často používa klasifikácia na základe teploty, na ktorú sa môžu pracovné komponenty kolektora zahriať:

1. Nízka teplota. Možnosti schopné ohrievať chladiacu kvapalinu až na 50ºС. Používajú sa na ohrev vody v zavlažovacích nádržiach, vo vaniach a sprchách v lete a na zlepšenie komfortných podmienok počas chladných jarno-jesenných večerov.
2. Stredná teplota. Zabezpečte teplotu chladiacej kvapaliny 80ºС. Môžu byť použité na vykurovanie miestností. Tieto možnosti sú najvhodnejšie na vybavenie súkromných domov.
3. Vysoká teplota. Teplota chladiacej kvapaliny v takýchto zariadeniach môže dosiahnuť až 200-300ºС. Používajú sa v priemyselnom meradle, inštalujú sa na vykurovanie výrobných dielní, komerčných budov atď.

Vysokoteplotné solárne systémy využívajú pomerne zložitý proces prenosu tepelnej energie. Navyše zaberajú impozantný priestor, na ktorý väčšina našich milovníkov vidieckeho života nedá dopustiť.

Výrobný proces je náročný na prácu a implementácia si vyžaduje špeciálne vybavenie. Vyrobiť si takúto verziu slnečnej sústavy svojpomocne je takmer nemožné.

Vyrobiť si doma vysokoteplotné solárne panely pomocou fotovoltaických meničov je pomerne náročné

Ručne vyrobený rozdeľovač

Výroba solárneho zariadenia vlastnými rukami je fascinujúci proces, ktorý prináša množstvo výhod. Vďaka nemu môžete racionálne využívať bezplatné slnečné žiarenie a vyriešiť niekoľko dôležitých ekonomických problémov. Pozrime sa na špecifiká vytvorenia plochého kolektora, ktorý dodáva ohriatu vodu do vykurovacieho systému.

DIY materiály

Najjednoduchším a cenovo najdostupnejším materiálom pre svojpomocnú montáž telesa solárneho kolektora je drevený blok s doskou, preglejka, OSB dosky alebo podobné možnosti. Ako alternatívu môžete použiť oceľový alebo hliníkový profil s podobnými plechmi. Kovové puzdro bude stáť o niečo viac.

Materiály musia spĺňať požiadavky na konštrukcie používané v exteriéri. Životnosť solárneho kolektora sa pohybuje od 20 do 30 rokov.

To znamená, že materiály musia mať určitý súbor výkonnostných charakteristík, ktoré umožnia použitie konštrukcie počas celej jej životnosti.

Najlacnejšou a najjednoduchšou možnosťou materiálov na výrobu karosérie je použitie reziva a drevotrieskových dosiek

Ak je telo vyrobené z dreva, potom je možné zabezpečiť trvanlivosť materiálu impregnáciou vodno-polymérovými emulziami a nátermi farbami a lakmi.

Základným princípom, ktorý treba dodržať pri návrhu a montáži solárneho kolektora je dostupnosť materiálov z hľadiska ceny a dostupnosti. To znamená, že ich možno nájsť na otvorenom trhu alebo ich vyrobiť nezávisle od dostupných materiálov.

Nuansy tepelnej izolácie

Aby sa predišlo strate tepelnej energie, v spodnej časti krabice je inštalovaný izolačný materiál. Môže to byť polystyrénová pena alebo minerálna vlna. Moderný priemysel vyrába pomerne širokú škálu izolačných materiálov.

Na izoláciu krabice môžete použiť možnosti izolácie fólie. Týmto spôsobom je možné zabezpečiť ako tepelnú izoláciu, tak aj odraz slnečného žiarenia od povrchu fólie.

Ak sa ako izolačný materiál použije doska z tuhej peny alebo expandovaného polystyrénu, môžu sa vyrezať drážky, aby sa zmestili cievky alebo potrubný systém. Typicky je kolektorový absorbér umiestnený na hornej strane tepelnej izolácie a pevne pripevnený k spodnej časti krytu spôsobom, ktorý závisí od materiálu použitého pri výrobe krytu.

Tepelná izolácia slúži na zníženie strát tepelnej energie cez spodok krytu. Je iracionálne vyrábať zariadenie v kovovom puzdre bez tepelnej izolácie (+)

Chladič solárneho kolektora

Toto je absorpčný prvok. Ide o systém rúrok, v ktorých sa ohrieva chladiaca kvapalina, a dielcov vyrobených najčastejšie z medeného plechu. Za optimálne materiály na výrobu chladiča sa považujú medené rúrky.

Domáci majstri vynašli lacnejšiu možnosť - špirálový výmenník tepla z polypropylénové rúry.

Zaujímavým rozpočtovým riešením je absorbér solárneho systému vyrobený z flexibilného polymérového potrubia. Na pripojenie k zariadeniam na vstupe a výstupe sa používajú vhodné armatúry.Výber dostupných materiálov, z ktorých je možné vyrobiť výmenník tepla solárneho kolektora, je pomerne široký. Môže to byť výmenník tepla starej chladničky, polyetylénové vodovodné potrubia, oceľové panelové radiátory atď.

Dôležitým kritériom účinnosti je tepelná vodivosť materiálu, z ktorého je výmenník tepla vyrobený.

Pre vlastnú výrobu je najlepšou možnosťou meď. Má tepelnú vodivosť 394 W/m². Pre hliník sa tento parameter pohybuje od 202 do 236 W/m².

Medené rúry sa považujú za najoptimálnejšiu možnosť na výrobu chladiča z hľadiska tepelných vlastností a odolnosti proti opotrebovaniu

Veľký rozdiel v parametroch tepelnej vodivosti medzi medenými a polypropylénovými rúrami však neznamená, že výmenník tepla s medenými rúrami bude produkovať stonásobne väčšie objemy teplej vody.

Za rovnakých podmienok bude výkon výmenníka tepla vyrobeného z medených rúrok o 20% účinnejší ako výkon kov-plastových možností. Takže výmenníky tepla vyrobené z polymérových rúrok majú právo na život. Okrem toho budú takéto možnosti oveľa lacnejšie.

Bez ohľadu na materiál rúr musia byť všetky spoje, zvárané aj závitové, utesnené. Rúry môžu byť umiestnené buď paralelne navzájom, alebo vo forme cievky.

Okruh cievkového typu znižuje počet pripojení – tým sa znižuje pravdepodobnosť netesností a zaisťuje sa rovnomernejší tok chladiacej kvapaliny.

Horná časť skrinky, v ktorej je umiestnený výmenník tepla, je pokrytá sklom.Ako alternatívu môžete použiť moderné materiály, ako je akrylový analóg alebo monolitický polykarbonát. Priesvitný materiál nemusí byť hladký, ale ryhovaný alebo matný.

V klasickej verzii je box so zberačom uzavretý tvrdeným sklom, plexisklom, polykarbonátom alebo podobným materiálom. Remeselníci sa naučili používať polyetylén namiesto skla

Táto úprava znižuje odrazivosť materiálu. Okrem toho musí tento materiál odolávať značnému mechanickému zaťaženiu.

V priemyselných vzorkách takýchto solárnych systémov sa používa špeciálne solárne sklo. Toto sklo sa vyznačuje nízkym obsahom železa, čo zabezpečuje nižšie straty tepelnej energie.

Zásobná nádrž alebo predná komora

Ako zásobník je možné použiť akúkoľvek nádobu s objemom od 20 do 40 litrov. Bude stačiť séria o niečo menších nádrží spojených potrubím v sériovom reťazci. Zásobník sa odporúča izolovať, pretože Voda zohriata slnkom v nádobe bez izolácie rýchlo stratí tepelnú energiu.

V skutočnosti musí chladiaca kvapalina v solárnom vykurovacom systéme cirkulovať bez akumulácie, pretože Z neho prijatá tepelná energia sa musí počas doby príjmu spotrebovať. Zásobník slúži skôr ako rozdeľovač ohriatej vody a predná komora, ktorá udržuje stabilitu tlaku v systéme.

Zásobník v solárnych systémoch funguje ako rozdeľovač vody a zásobník, ktorý udržiava tlak (+)

Etapy montáže solárneho systému

Po výrobe kolektora a príprave všetkých konštrukčných prvkov systému môžete začať s priamou inštaláciou.

Jedna z možností konštrukcie špirály vyrobenej z polypropylénových rúrok s tvarovkami a T-kusmi vám pomôže rýchlo zostaviť solárny kolektor (+)

Práca začína inštaláciou prednej kamery, ktorá je spravidla umiestnená v najvyššom možnom bode: v podkroví, samostatne stojacej veži, nadjazde atď.

Pri inštalácii je potrebné vziať do úvahy, že po naplnení systému kvapalným chladivom bude mať táto časť konštrukcie pôsobivú hmotnosť. Preto by ste sa mali uistiť, že strop je spoľahlivý alebo ho posilniť.

Po inštalácii nádoby začnite inštalovať kolektor. Tento konštrukčný prvok systému je umiestnený na južnej strane. Uhol sklonu vzhľadom k horizontu by mal byť od 35 do 45 stupňov.

Po inštalácii všetkých prvkov sú zviazané rúrkami a spájajú ich do jedného hydraulického systému. Tesnosť hydraulického systému je dôležitým kritériom, od ktorého závisí efektívna prevádzka solárneho kolektora.

Podľa montážnej schémy solárneho systému na dodávku vody do letnej sprchy môžete postaviť konštrukciu na ohrev vody na zavlažovanie alebo vytvoriť pohodlné podmienky v chladných večeroch (+)

Na pripojenie konštrukčných prvkov do jedného hydraulického systému sa používajú rúry s priemerom palca a pol palca. Menší priemer sa používa na konštrukciu tlakovej časti systému.

Tlaková časť systému sa vzťahuje na vstup vody do prednej komory a výstup ohriatej chladiacej kvapaliny do systému vykurovania a dodávky teplej vody. Zvyšok je namontovaný pomocou rúr s väčším priemerom.

Aby sa zabránilo strate tepelnej energie, potrubia by mali byť starostlivo izolované.Na tento účel môžete použiť penový polystyrén, čadičovú vatu alebo fóliové verzie moderných izolačných materiálov. Zásobník a predná komora tiež podliehajú postupu izolácie.

Najjednoduchšou a cenovo najdostupnejšou možnosťou tepelnej izolácie akumulačnej nádrže je postaviť okolo nej krabicu z preglejky alebo dosiek. Priestor medzi krabicou a nádobou by mal byť vyplnený izolačným materiálom. Môže to byť trosková vlna, zmes slamy a hliny, suché piliny atď.

Solárny systém je inštalovaný tak, že solárne kolektory sú umiestnené na najviac osvetlenej strane domu alebo pozemku (+)

Pred uvedením do prevádzky otestujte

Po inštalácii všetkých prvkov systému a izolačnej časti konštrukcií môžete začať plniť systém kvapalným chladivom. Počiatočné plnenie systému by sa malo vykonať cez potrubie umiestnené v spodnej časti rozdeľovača.

To znamená, že plnenie sa vykonáva zdola nahor. Vďaka takýmto činnostiam je možné predísť možnej tvorbe vzduchových zápch.

Voda alebo iná chladiaca kvapalina vstupuje do prednej komory. Proces plnenia systému končí, keď voda začne prúdiť z drenážneho potrubia prednej komory.

Pomocou plavákového ventilu môžete nastaviť optimálnu hladinu kvapaliny v prednej komore. Po naplnení systému chladiacou kvapalinou sa začne ohrievať v kolektore.

Proces zvyšovania teploty nastáva aj pri zamračenom počasí. Ohriata chladiaca kvapalina začne stúpať do hornej časti akumulačnej nádrže. Proces prirodzenej cirkulácie nastáva, kým sa teplota chladiacej kvapaliny, ktorá vstupuje do chladiča, nerovná teplote chladiacej kvapaliny opúšťajúcej kolektor.

Keď voda prúdi do hydraulického systému, aktivuje sa plavákový ventil umiestnený v prednej komore. Týmto spôsobom sa udrží konštantná úroveň. V tomto prípade bude studená voda vstupujúca do systému umiestnená v spodnej časti zásobníka. Proces miešania studenej a horúcej vody sa prakticky nevyskytuje.

V hydraulickom systéme je potrebné zabezpečiť inštaláciu uzatváracích ventilov, ktoré zabránia spätnej cirkulácii chladiacej kvapaliny z kolektora do akumulačnej nádrže. K tomu dochádza, keď teplota okolia klesne pod teplotu chladiacej kvapaliny.

Takéto uzatváracie ventily sa zvyčajne používajú v noci a večer.

Dodávka teplej vody do miest spotreby sa vykonáva pomocou štandardných mixérov. Je lepšie nepoužívať konvenčné samostatné kohútiky. Pri slnečnom počasí môže teplota vody dosiahnuť až 80°C – priamo takúto vodu je nepohodlné. Miešačky tak výrazne ušetria horúcu vodu.

Výkon takéhoto solárneho ohrievača vody je možné zvýšiť pridaním ďalších kolektorových sekcií. Konštrukcia umožňuje montáž od dvoch do neobmedzeného počtu kusov.

Výkon solárneho systému sa zvyšuje inštaláciou ďalších solárnych kolektorov

Tento solárny kolektor na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou je založený na princípe skleníkového efektu a takzvaného termosifónového efektu. Pri návrhu vykurovacieho telesa sa využíva skleníkový efekt.

Slnečné lúče nerušene prechádzajú cez priehľadný materiál hornej časti kolektora a premieňajú sa na tepelnú energiu.

Tepelná energia končí v stiesnenom priestore v dôsledku tesnosti skrine kolektorovej sekcie. Termosifónový efekt sa používa v hydraulickom systéme, keď ohriata chladiaca kvapalina stúpa nahor, čím vytláča studenú chladiacu kvapalinu a núti ju pohybovať sa do vykurovacej zóny.

Vďaka termosifónovému efektu dochádza v systéme k stabilnej a nepretržitej prirodzenej cirkulácii chladiacej kvapaliny

Výkon solárneho kolektora

Hlavným kritériom, ktoré ovplyvňuje výkon solárnych systémov, je intenzita slnečného žiarenia. Množstvo potenciálne užitočného slnečného žiarenia dopadajúceho na určité územie sa nazýva slnečné žiarenie.

Množstvo slnečného žiarenia v rôznych častiach zemegule sa značne líši. Na určenie priemerných ukazovateľov tejto hodnoty existujú špeciálne tabuľky. Zobrazujú priemerné slnečné žiarenie pre konkrétny región.

Údaje o slnečnom žiarení v určitom regióne možno získať zo špeciálnych máp a tabuliek (+)

Výkon systému ovplyvňuje okrem množstva slnečného žiarenia aj plocha a materiál výmenníka tepla. Ďalším faktorom ovplyvňujúcim výkon systému je objem akumulačnej nádrže. Optimálna kapacita nádrže sa vypočíta na základe plochy kolektorových adsorbérov.

V prípade plochého kolektora je to celková plocha rúr, ktoré sú v kolektorovej skrini. Táto hodnota sa v priemere rovná 75 litrom objemu nádrže na m² plochy kolektorovej rúrky. Akumulačná nádrž je akýmsi akumulátorom tepla.

Ceny továrenských zariadení

Leví podiel na finančných nákladoch na výstavbu takéhoto systému pripadá na výrobu kolektorov. To nie je prekvapujúce, dokonca aj v priemyselných modeloch solárnych systémov približne 60% nákladov pochádza z tohto konštrukčného prvku. Finančné náklady budú závisieť od výberu konkrétneho materiálu.

Treba poznamenať, že takýto systém nie je schopný vykurovať miestnosť, pomôže len ušetriť náklady tým, že pomôže ohrievať vodu vo vykurovacom systéme. Vzhľadom na pomerne vysoké náklady na energiu vynaloženú na ohrev vody solárny kolektor integrovaný do vykurovacieho systému tieto náklady výrazne znižuje.

Solárny kolektor je celkom jednoducho integrovaný do systému vykurovania a zásobovania teplou vodou (+)

Na jeho výrobu sa používajú pomerne jednoduché a cenovo dostupné materiály. Tento dizajn je navyše úplne energeticky nezávislý a nevyžaduje technickú údržbu. Starostlivosť o systém spočíva v pravidelnej kontrole a čistení skla kolektora od nečistôt.

Ďalšie informácie o organizácii solárneho vykurovania v dome sú uvedené v tento článok.

Závery a užitočné video na túto tému

Výrobný proces základného solárneho kolektora:

Ako zostaviť a uviesť do prevádzky solárny systém:

Prirodzene, solárny kolektor vlastnej výroby nebude môcť konkurovať priemyselným modelom. Použitím dostupných materiálov je pomerne ťažké dosiahnuť vysokú účinnosť, ktorú majú priemyselné vzory. Finančné náklady však budú oveľa nižšie v porovnaní s nákupom hotových inštalácií.

napriek tomu domáci solárny vykurovací systém výrazne zvýši úroveň komfortu a zníži náklady na energiu vyrobenú z tradičných zdrojov.

Máte skúsenosti s konštrukciou solárnych kolektorov? Alebo máte ešte otázky k prezentovanému materiálu? Podeľte sa o informácie s našimi čitateľmi. Vo formulári nižšie môžete zanechať komentáre.