Kako napraviti solarni kolektor za grijanje vlastitim rukama: vodič korak po korak

Poskupljenje tradicionalnih izvora energije potiče vlasnike privatnih kuća da traže alternativne mogućnosti grijanja svojih domova i grijanja vode.Slažem se, financijska komponenta pitanja igrat će važnu ulogu pri odabiru sustava grijanja.

Jedan od najperspektivnijih načina opskrbe energijom je pretvorba sunčevog zračenja. U tu svrhu koriste se solarni sustavi. Razumijevanje principa njihovog dizajna i mehanizma rada, izrada solarnog kolektora za grijanje vlastitim rukama neće biti teška.

Reći ćemo vam o značajkama dizajna solarnih sustava, ponuditi jednostavan dijagram montaže i opisati materijale koji se mogu koristiti. Faze rada popraćene su vizualnim fotografijama, materijal je nadopunjen videozapisima o stvaranju i puštanju u rad domaćeg kolektora.

Načelo rada i značajke dizajna

Moderni solarni sustavi jedan su od vrste alternativnih izvora primanje topline. Koriste se kao pomoćna oprema za grijanje koja pretvara sunčevo zračenje u energiju korisnu vlasnicima kuća.

Oni su u mogućnosti u potpunosti osigurati opskrbu toplom vodom i grijanje tijekom hladne sezone samo u južnim regijama. I samo ako zauzimaju dovoljno veliko područje i postavljeni su na otvorenim površinama bez hlada drveća.

Unatoč velikom broju sorti, njihov princip rada je isti. Bilo koje Sunčev sustav To je krug s sekvencijalnim rasporedom uređaja koji opskrbljuju toplinsku energiju i prenose je potrošaču.

Glavni radni elementi su solarni paneli temeljeni na fotoćelijama ili solarnih kolektora. Tehnologija sklop solarnog generatora na fotografskim pločama je nešto kompliciraniji nego na cjevastom kolektoru.

U ovom članku ćemo pogledati drugu opciju - sustav solarnih kolektora.

Solarni kolektori još uvijek služe kao pomoćni opskrbljivači energijom. Opasno je potpuno prebaciti grijanje doma na solarni sustav zbog nemogućnosti predviđanja jasnog broja sunčanih dana

Kolektori su sustav cijevi spojenih u seriju na izlazne i ulazne vodove ili postavljenih u obliku zavojnice. Procesna voda, protok zraka ili mješavina vode i neke vrste tekućine koja se ne smrzava cirkulira kroz cijevi.

Kruženje potiču fizikalni fenomeni: isparavanje, promjene tlaka i gustoće od prijelaza iz jednog agregatnog stanja u drugo itd.

Princip rada solarnih kolektora temelji se na primanju i akumulaciji sunčeve energije predane rashladnoj tekućini (+)

Prikupljanje i akumulacija sunčeve energije vrši se pomoću apsorbera. To je ili čvrsta metalna ploča s pocrnjelom vanjskom površinom ili sustav pojedinačnih ploča pričvršćenih na cijevi.

Za izradu gornjeg dijela tijela, poklopca, koriste se materijali s visokom sposobnošću propuštanja svjetlosti. To može biti pleksiglas, slični polimerni materijali, kaljene vrste tradicionalnog stakla.

Kako bi se eliminirao gubitak energije, u kutiju sa stražnje strane uređaja postavljena je toplinska izolacija

Mora se reći da polimerni materijali slabo podnose utjecaj ultraljubičastih zraka.Sve vrste plastike imaju prilično visok koeficijent toplinske ekspanzije, što često dovodi do depresurizacije kućišta. Stoga treba ograničiti upotrebu takvih materijala za izradu tijela kolektora.

Voda kao rashladno sredstvo može se koristiti samo u sustavima koji su dizajnirani za opskrbu dodatnom toplinom u razdoblju jesen/proljeće. Ako solarni sustav planirate koristiti tijekom cijele godine, prije prvog zahlađenja promijenite tehnološku vodu u mješavinu vode i antifriza.

Zračni solarni sustavi koriste zrak kao rashladno sredstvo. Kanali za njegovo kretanje mogu se napraviti od običnih valovitih ploča (+)

Ako je solarni kolektor instaliran za grijanje male zgrade koja nema veze s autonomnim grijanjem vikendice ili s centraliziranim mrežama, izgrađen je jednostavan sustav s jednim krugom s uređajem za grijanje na početku.

Lanac ne uključuje cirkulacijske pumpe i uređaje za grijanje. Shema je vrlo jednostavna, ali može raditi samo u sunčanim ljetima.

Kada je kolektor uključen u dvokružnu tehničku strukturu, sve je mnogo kompliciranije, ali raspon dana pogodnih za korištenje značajno se povećava. Kolektor obrađuje samo jedan krug. Pretežno opterećenje stavlja se na glavnu grijaću jedinicu koja radi na struju ili bilo koju vrstu goriva.

Za izradu solarnog kolektora možete koristiti gotov krug, možete izgraditi vlastiti pilot model i testirati ga u praksi (+)

Unatoč izravnoj ovisnosti rada solarnih uređaja o broju sunčanih dana, oni su traženi, a potražnja za solarnim uređajima u stalnom je porastu. Popularni su među narodnim obrtnicima koji nastoje sve vrste prirodne energije usmjeriti u korisne kanale.

Razvrstavanje prema temperaturnim kriterijima

Postoji prilično velik broj kriterija prema kojima se klasificiraju pojedini dizajni solarnih sustava. Međutim, za uređaje koji se mogu izraditi vlastitim rukama i koristiti za opskrbu toplom vodom i grijanje, najracionalnija opcija bila bi ih odvojiti prema vrsti rashladnog sredstva.

Dakle, sustavi mogu biti tekući i zračni. Prva vrsta je češće primjenjiva.

Osim toga, često se koristi klasifikacija na temelju temperature do koje se radne komponente kolektora mogu zagrijati:

1. Niska temperatura. Opcije koje mogu zagrijati rashladnu tekućinu do 50ºS. Koriste se za zagrijavanje vode u spremnicima za navodnjavanje, u kadama i tuševima ljeti i za poboljšanje ugodnih uvjeta u hladnim proljetno-jesenskim večerima.
2. Srednja temperatura. Osigurajte temperaturu rashladnog sredstva od 80ºS. Mogu se koristiti za grijanje prostorija. Ove su opcije najprikladnije za opremanje privatnih kuća.
3. Visoka temperatura. Temperatura rashladnog sredstva u takvim instalacijama može doseći i do 200-300ºS. Koriste se u industrijskim razmjerima, postavljaju se za grijanje proizvodnih radionica, poslovnih zgrada itd.

Visokotemperaturni solarni sustavi koriste prilično složen proces prijenosa toplinske energije. Osim toga, oni zauzimaju impresivnu količinu prostora, što si većina naših ljubitelja seoskog života ne može priuštiti.

Proces proizvodnje je radno intenzivan, a implementacija zahtijeva specijaliziranu opremu. Gotovo je nemoguće samostalno napraviti takvu verziju solarnog sustava.

Prilično je teško napraviti visokotemperaturne solarne panele pomoću fotonaponskih pretvarača kod kuće

Ručno izrađen razdjelnik

Izrada solarnog uređaja vlastitim rukama je fascinantan proces koji donosi mnogo prednosti. Zahvaljujući njemu, možete racionalno koristiti besplatno sunčevo zračenje i riješiti nekoliko važnih gospodarskih problema. Pogledajmo specifičnosti stvaranja ravnog kolektora koji opskrbljuje grijanu vodu u sustav grijanja.

DIY materijali

Najjednostavniji i najpovoljniji materijal za samomontažu tijela solarnog kolektora je drveni blok s pločom, šperploča, OSB ploče ili slične opcije. Kao alternativu, možete koristiti čelični ili aluminijski profil sa sličnim listovima. Metalno kućište će koštati malo više.

Materijali moraju ispunjavati zahtjeve za konstrukcije koje se koriste na otvorenom. Životni vijek solarnog kolektora varira od 20 do 30 godina.

To znači da materijali moraju imati određeni skup radnih karakteristika koje će omogućiti korištenje strukture tijekom cijelog životnog vijeka.

Najjeftinija i najjednostavnija opcija za materijale za izradu karoserije je korištenje drvene građe i iverice.

Ako je tijelo izrađeno od drva, tada se trajnost materijala može osigurati impregnacijom vodeno-polimernim emulzijama i premazivanjem bojama i lakovima.

Osnovni princip kojeg se treba voditi pri projektiranju i montaži solarnog kolektora je dostupnost materijala u odnosu na cijenu i dostupnost. Odnosno, mogu se naći na otvorenom tržištu ili izraditi samostalno od dostupnih materijala.

Nijanse toplinske izolacije

Kako bi se spriječio gubitak toplinske energije, na dnu kutije ugrađen je izolacijski materijal. To može biti polistirenska pjena ili mineralna vuna. Moderna industrija proizvodi prilično širok izbor izolacijskih materijala.

Za izolaciju kutije možete koristiti opcije izolacije folije. Na ovaj način moguće je osigurati toplinsku izolaciju i refleksiju sunčeve svjetlosti od površine folije.

Ako se kao izolacijski materijal koristi ploča od krute pjene ili ekspandiranog polistirena, mogu se izrezati utori za smještaj zavojnice ili sustava cijevi. Tipično se kolektorski apsorber postavlja na vrh toplinske izolacije i čvrsto pričvršćuje na dno kućišta na način koji ovisi o materijalu korištenom u proizvodnji kućišta.

Toplinska izolacija služi za smanjenje gubitka toplinske energije kroz dno kućišta. Neracionalno je proizvoditi uređaj u metalnom kućištu bez toplinske izolacije (+)

Hladnjak solarnog kolektora

Ovo je upijajući element. To je sustav cijevi u kojima se zagrijava rashladna tekućina, te dijelova izrađenih najčešće od bakrenog lima. Optimalni materijali za izradu hladnjaka smatraju se bakrene cijevi.

Domaći obrtnici izumili su jeftiniju opciju - spiralni izmjenjivač topline izrađen od polipropilenske cijevi.

Zanimljivo proračunsko rješenje je apsorber solarnog sustava izrađen od fleksibilne polimerne cijevi. Za spajanje uređaja na ulazu i izlazu koriste se odgovarajuće armature.Izbor dostupnih materijala od kojih se može izraditi izmjenjivač topline solarnog kolektora prilično je širok. To može biti izmjenjivač topline starog hladnjaka, polietilenske cijevi za vodu, čelični panelni radijatori itd.

Važan kriterij učinkovitosti je toplinska vodljivost materijala od kojeg je izrađen izmjenjivač topline.

Za samoproizvodnju, bakar je najbolja opcija. Ima toplinsku vodljivost od 394 W/m². Za aluminij ovaj parametar varira od 202 do 236 W/m².

Bakrene cijevi smatraju se najoptimalnijim izborom za proizvodnju hladnjaka u smislu toplinskih svojstava i otpornosti na habanje

Međutim, velika razlika u parametrima toplinske vodljivosti između bakrenih i polipropilenskih cijevi ne znači da će izmjenjivač topline s bakrenim cijevima proizvoditi stotine puta veće količine tople vode.

Pod jednakim uvjetima, rad izmjenjivača topline od bakrenih cijevi bit će 20% učinkovitiji od performansi metal-plastičnih opcija. Dakle, izmjenjivači topline izrađeni od polimernih cijevi imaju pravo na život. Osim toga, takve će opcije biti mnogo jeftinije.

Bez obzira na materijal cijevi, svi spojevi, zavareni i navojni, moraju biti zabrtvljeni. Cijevi se mogu postavljati ili paralelno jedna s drugom ili u obliku zavojnice.

Krug tipa zavojnice smanjuje broj priključaka - to smanjuje vjerojatnost curenja i osigurava ravnomjerniji protok rashladne tekućine.

Gornji dio kutije u kojoj se nalazi izmjenjivač topline prekriven je staklom.Kao alternativu možete koristiti moderne materijale, poput akrilnog analoga ili monolitnog polikarbonata. Proziran materijal ne mora biti gladak, već užlijebljen ili mat.

U klasičnoj izvedbi kutija s kolektorom zatvara se kaljenim staklom, pleksiglasom, polikarbonatom ili sličnim materijalom. Obrtnici su naučili koristiti polietilen umjesto stakla

Ovaj tretman smanjuje refleksiju materijala. Osim toga, ovaj materijal mora izdržati značajna mehanička opterećenja.

U industrijskim uzorcima takvih solarnih sustava koristi se posebno solarno staklo. Ovo staklo karakterizira nizak udio željeza, što osigurava manje gubitke toplinske energije.

Spremnik ili prednja komora

Bilo koji spremnik volumena od 20 do 40 litara može se koristiti kao spremnik. Dovoljan je niz malo manjih spremnika povezanih cijevima u serijski lanac. Preporuča se izolacija spremnika, jer Voda zagrijana suncem u posudi bez izolacije brzo gubi toplinsku energiju.

Zapravo, rashladna tekućina u solarnom sustavu grijanja mora cirkulirati bez akumulacije, jer Toplinska energija primljena iz njega mora se potrošiti tijekom razdoblja primitka. Spremnik služi više kao razvodnik zagrijane vode i prednja komora koja održava stabilnost tlaka u sustavu.

Spremnik u solarnim sustavima radi kao razdjelnik vode i rezervoar koji održava tlak (+)

Faze montaže solarnog sustava

Nakon izrade kolektora i pripreme svih sastavnih strukturnih elemenata sustava, možete započeti izravnu instalaciju.

Jedna od opcija za izradu zavojnice od polipropilenskih cijevi s priključcima i T-kompletima pomoći će vam da brzo sastavite solarni kolektor (+)

Rad počinje postavljanjem prednje kamere, koja se u pravilu postavlja na najvišoj mogućoj točki: u potkrovlju, samostojećem tornju, nadvožnjaku itd.

Tijekom instalacije treba uzeti u obzir da će nakon punjenja sustava tekućim rashladnim sredstvom ovaj dio strukture imati impresivnu težinu. Stoga biste trebali provjeriti je li strop pouzdan ili ga ojačati.

Nakon postavljanja spremnika, počnite postavljati kolektor. Ovaj konstruktivni element sustava nalazi se na južnoj strani. Kut nagiba u odnosu na horizont trebao bi biti od 35 do 45 stupnjeva.

Nakon ugradnje svih elemenata, oni su vezani cijevima, povezujući ih u jedan hidraulički sustav. Nepropusnost hidrauličkog sustava važan je kriterij o kojem ovisi učinkovit rad solarnog kolektora.

Prema dijagramu montaže solarnog sustava za opskrbu vodom ljetnog tuša, možete izgraditi strukturu za zagrijavanje vode za navodnjavanje ili stvoriti ugodne uvjete u hladnim večerima (+)

Za povezivanje konstrukcijskih elemenata u jedan hidraulički sustav koriste se cijevi promjera inča i pol inča. Manji promjer koristi se za konstrukciju tlačnog dijela sustava.

Tlačni dio sustava odnosi se na ulaz vode u prednju komoru i izlaz zagrijane rashladne tekućine u sustav grijanja i opskrbe toplom vodom. Ostatak se montira pomoću cijevi većeg promjera.

Kako bi se spriječio gubitak toplinske energije, cijevi treba pažljivo izolirati.U tu svrhu možete koristiti polistirensku pjenu, bazaltnu vunu ili folijske verzije modernih izolacijskih materijala. Spremnik i prednja komora također su podložni postupku izolacije.

Najjednostavnija i najpovoljnija opcija za toplinsku izolaciju spremnika je izgradnja kutije od šperploče ili ploča oko njega. Prostor između kutije i spremnika treba ispuniti izolacijskim materijalom. To može biti vuna od troske, mješavina slame i gline, suha piljevina itd.

Solarni sustav se postavlja tako da se solarni kolektori nalaze na najosvijetljenijoj strani kuće ili parcele (+)

Testirajte prije puštanja u rad

Nakon ugradnje svih elemenata sustava i izolacije dijela konstrukcije, možete početi puniti sustav tekućim rashladnim sredstvom. Početno punjenje sustava treba obaviti kroz cijev koja se nalazi na dnu razdjelnika.

Odnosno, punjenje se vrši odozdo prema gore. Zahvaljujući takvim radnjama može se izbjeći moguće stvaranje zračnih zastoja.

Voda ili druga rashladna tekućina ulazi u prednju komoru. Proces punjenja sustava završava kada voda počne teći iz odvodne cijevi prednje komore.

Pomoću plutajućeg ventila možete podesiti optimalnu razinu tekućine u prednjoj komori. Nakon punjenja sustava rashladnom tekućinom, počinje se zagrijavati u kolektoru.

Proces porasta temperature događa se čak iu oblačnom vremenu. Zagrijana rashladna tekućina počinje se dizati do gornjeg dijela spremnika. Proces prirodne cirkulacije događa se sve dok temperatura rashladne tekućine koja ulazi u radijator ne bude jednaka temperaturi rashladne tekućine koja izlazi iz kolektora.

Kada voda teče u hidraulički sustav, aktivirat će se plovni ventil koji se nalazi u prednjoj komori. Na taj način će se održavati stalna razina. U tom će slučaju hladna voda koja ulazi u sustav biti smještena u donjem dijelu spremnika. Proces miješanja hladne i tople vode praktički se ne događa.

U hidrauličkom sustavu potrebno je predvidjeti ugradnju zapornih ventila koji će spriječiti obrnutu cirkulaciju rashladne tekućine iz kolektora u spremnik. To se događa kada temperatura okoline padne niže od temperature rashladnog sredstva.

Takvi zaporni ventili obično se koriste noću i navečer.

Opskrba tople vode do mjesta potrošnje provodi se pomoću standardnih miješalica. Bolje je ne koristiti konvencionalne pojedinačne slavine. Za sunčanog vremena temperatura vode može doseći i do 80°C – nezgodno je direktno koristiti takvu vodu. Tako će miješalice značajno uštedjeti toplu vodu.

Učinkovitost takvog solarnog grijača vode može se povećati dodavanjem dodatnih kolektorskih dijelova. Dizajn vam omogućuje montažu od dva do neograničenog broja komada.

Učinkovitost solarnog sustava povećava se ugradnjom više solarnih kolektora

Ovaj solarni kolektor za grijanje i toplu vodu temelji se na principu efekta staklenika i tzv. termosifonskog efekta. U dizajnu grijaćeg elementa koristi se efekt staklenika.

Sunčeve zrake nesmetano prolaze kroz prozirni materijal gornjeg dijela kolektora i pretvaraju se u toplinsku energiju.

Toplinska energija završava u zatvorenom prostoru zbog nepropusnosti sekcijske kutije kolektora. Termosifonski učinak koristi se u hidrauličkom sustavu kada se zagrijana rashladna tekućina diže prema gore, istiskujući hladnu rashladnu tekućinu i tjerajući je da se pomakne u zonu grijanja.

Zahvaljujući termosifonskom učinku, u sustavu se javlja stabilna i kontinuirana prirodna cirkulacija rashladne tekućine

Performanse solarnog kolektora

Glavni kriterij koji utječe na performanse solarnih sustava je intenzitet sunčevog zračenja. Količina potencijalno korisnog sunčevog zračenja koja pada na određeno područje naziva se insolacija.

Količina insolacije u različitim dijelovima zemaljske kugle prilično varira. Postoje posebne tablice za određivanje prosječnih pokazatelja ove vrijednosti. Oni prikazuju prosječnu sunčevu insolaciju za određenu regiju.

Podaci o sunčevoj insolaciji u određenoj regiji mogu se dobiti iz posebnih karata i tablica (+)

Osim količine insolacije, na performanse sustava utječu površina i materijal izmjenjivača topline. Drugi faktor koji utječe na performanse sustava je volumen spremnika. Optimalni kapacitet spremnika izračunava se na temelju površine adsorbera kolektora.

U slučaju ravnog kolektora, to je ukupna površina cijevi koje se nalaze u kolektorskoj kutiji. Ova vrijednost je u prosjeku jednaka 75 litara volumena spremnika po m² površine kolektorske cijevi. Spremnik je vrsta akumulatora topline.

Cijene tvorničkih uređaja

Lavovski udio financijskih troškova za izgradnju takvog sustava pada na proizvodnju kolektora. To nije iznenađujuće; čak iu industrijskim modelima solarnih sustava, oko 60% troškova dolazi od ovog strukturnog elementa. Financijski troškovi ovisit će o izboru određenog materijala.

Treba napomenuti da takav sustav ne može zagrijati prostoriju, već će samo pomoći u uštedi troškova pomažući zagrijavanju vode u sustavu grijanja. S obzirom na prilično velike troškove energije koji se troše za grijanje vode, solarni kolektor integriran u sustav grijanja znatno smanjuje te troškove.

Solarni kolektor se vrlo jednostavno integrira u sustav grijanja i tople vode (+)

Za njegovu izradu koriste se prilično jednostavni i pristupačni materijali. Osim toga, ovaj dizajn je potpuno energetski neovisan i ne zahtijeva tehničko održavanje. Briga o sustavu svodi se na periodični pregled i čišćenje kolektorskog stakla od prljavštine.

Dodatne informacije o organiziranju solarnog grijanja u kući prikazane su u ovaj članak.

Zaključci i koristan video na tu temu

Proces proizvodnje osnovnog solarnog kolektora:

Kako sastaviti i pustiti u rad solarni sustav:

Naravno, vlastiti solarni kolektor neće se moći natjecati s industrijskim modelima. Korištenjem dostupnih materijala vrlo je teško postići visoku učinkovitost koju imaju industrijski dizajni. Ali financijski troškovi bit će mnogo niži u usporedbi s kupnjom gotovih instalacija.

Štoviše, domaći solarni sustav grijanja značajno će povećati razinu udobnosti i smanjiti troškove energije proizvedene tradicionalnim izvorima.

Imate li iskustva u izradi solarnih kolektora? Ili još uvijek imate pitanja o predstavljenom materijalu? Molimo podijelite informacije s našim čitateljima. Komentare možete ostaviti u obrascu ispod.