Коришћење бесплатне соларне енергије је добар начин за уштеду горива и електричне енергије потрошене на грејање приватне куће. Масовна употреба соларних система омета висока цена пријемника топлоте и припадајуће опреме - резервоара за складиштење, циркулационе пумпе, електронске управљачке јединице и других арматура. Једини начин да се смање трошкови је да направите соларни колектор властитим рукама од јефтиних материјала и саставите стандардну шему везања.
Принцип рада соларних грејача
Пре него што се упустите у израду домаћег соларног система, вредно је истражити уређај фабрички произведених соларних колектора - ваздух и вода. Први се користе за директно загревање просторија, а други се користе као грејачи воде или расхладна течност без смрзавања - антифриз.
Референце. Ваздухопловне инсталације нису веома популарне због ограничене функционалности. Соларни грејачи воде су више потражени, јер могу да обезбеде грејање, топлу воду и подигну температуру у спољним базенима.
Главни елемент соларног система је сам соларни колектор, који се нуди у 3 верзије:
- Равни бојлер. То је затворена кутија, изолована одоздо. Унутра је хладњак (апсорбер) направљен од металног лима на који је причвршћена бакрена завојница. Врх је прекривен издржљивим стаклом.
- Дизајн разводног грејача ваздуха сличан је претходној верзији, само ваздух који вентилатор циркулише циркулише кроз цеви уместо расхладне течности.
- Уређај цевастог вакуумског разводника битно се разликује од равних модела. Уређај се састоји од трајних стаклених боца у које се постављају бакарне цеви. Њихови крајеви повезани су на два аутопута - довод и повратак, ваздух из боца се испумпава.
Додатак. Постоји још једна врста вакуумских грејача за воду, где су стаклене боце чврсто затворене и напуњене посебном супстанцом која испарава на ниској температури. За време испаравања, гас апсорбује велику количину топлоте која се преноси у воду. У процесу преноса топлоте, супстанца се поново кондензира и тече на дно посуде, као што је приказано на слици.
Наведене врсте колектора користе принцип директног преноса топлоте сунчевог зрачења (у супротном - инсолација) на течност или ваздух. Равни бојлер ради овако:
- Вода или антифриз крећу се кроз бакарни измјењивач топлине брзином 0,3-0,8 м / с, коју пумпа циркулацијска пумпа (иако постоје гравитацијски модели за вањске тушеве).
- Сунчеве зраке греју упијајући лим и цев завојнице чврсто спојене на њега. Температура течне расхладне течности расте за 15-80 степени, зависно од сезоне, доба дана и времена на улици.
- Да би се искључили губици топлоте, дна и бочне површине тела су изоловане полиуретанском пеном или екструдираном полистиренском пеном.
- Прозирно горње стакло има 3 функције: штити селективни премаз апсорбера, спречава да ветар дува завојницу и ствара запечаћени ваздушни отвор који задржава топлоту.
- Врући носач топлоте улази у измењивач топлоте резервоара - тампон или индиректни грејни котао.
Будући да температура воде у кругу апарата варира са променљивим годишњим добима и данима, соларни колектор се не може директно користити за грејање и топлу воду. Енергија добијена од сунца преноси се на главни носач топлоте кроз завојницу резервоара - батерију (бојлер).
Изузетак су соларне инсталације за базене који воду из резервоара греју директно или помоћу једноставног измењивача топлоте.
Учинковитост цевастог апарата је побољшана вакуумом и унутрашњим рефлективним зидом у свакој тиквици. Сунчеве зраке слободно пролазе кроз слој без ваздуха и греју бакарну цев антифризом, али топлота не може да надвлада вакуум и изађе напоље, тако да су губици минимални. Други део зрачења улази у рефлектор и фокусира се на водоводној линији. Према произвођачима, ефикасност инсталације достиже 80%.
Правимо сакупљач воде
Вакумски грејач воде из очигледних разлога се не може направити код куће. Стога се бавимо равним дизајном са измјењивачем топлоте и апсорбером који скупља сунчеву свјетлост. У идеалном случају, морате израчунати површину пријемника и температуру излазне воде, што зависи од многих фактора:
- регион пребивалишта и ниво инсолације;
- температура околине, нарочито зими;
- подручје површине за размену топлоте која доживљава излагање сунцу;
- материјал завојнице и премаз;
- температура улазне расхладне течности;
- угао плоче у односу на сунце;
- проток воде кроз цеви за размењивање топлоте.
На Интернету није тешко пронаћи прорачуне перформанси соларног колектора, али упозоравамо вас - прорачуни су врло нетачни.
Пример. Чињеница је узета као основа: ведрог дана 500-800 В соларне енергије долази на 1 м² површине. Даље, помоћу школске формуле м = К / 1.163 к Δт, одређујемо масу воде загреване на 40 ° Ц помоћу топлотног измењивача величине 1 м²: 500 / 1,163 к 40 = 10,7 литара на сат. Са инсолацијом од 800 В / м² може се загревати 17,2 л / х. Али ђаво је у детаљима: почетна цифра од 0,5-0,8 кВ по квадратном метру врло је приближна бројка.
Нудимо поједностављени приступ питању описаном у детаљним упутствима:
- Одредите место и подручје које сте спремни дати колекционару.
- На основу цена материјала изаберите одговарајућу опцију за састављање завојнице и кућишта.
- Направите прототип, повежите се на грејање или снабдевање водом према тачној шеми. Показаћемо методе везивања у следећим одељцима овог чланка.
- Испитајте круг грејања код куће и донесите даље закључке о повећању / смањењу снаге, промени дизајна и тако даље.
Сада ћемо проћи сваку фазу одвојено, фокусирајући се на замке.
Постављање топлотне инсталације
Заправо постоје само две опције за локацију домаћег колектора: на крову зграде или на отвореном простору куће. Када бирате место, следите једноставна правила:
- Локалитет треба да буде осветљен што је више могуће током дана, а не да га заклањају дрвећа и друге зграде.
- Када се угради на кров, изабран је блажи нагиб, где увек долази до сунчевог зрачења. Јасно је да стрми део сломљеног мансардног крова неће радити.
- Не узимајте инсталацију топле воде намењену за грејање или снабдевање топлом водом далеко од вашег дома. Повећаваће се дужина цевовода, губитак топлоте и трошкови инсталације.
- Усмјерите уземљивач тако да сунце, визуелно крећући се од истока ка западу, непрестано осветљава хладњак. Угао постављања панела је 60 ± 15 °.
Белешка. Учинковитост грејног елемента може се повећати помоћу параболичног соларног конценттора који сакупља зраке у једном снопу, који се шаље у апсорбер. Начини конструкције и монтаже конкавног огледала приказани су у видеу.
Соларне биљке, дизајниране за грејање воде у летњем тушу, налазе се на крову ове зграде и повезане су гравитацијом. Уређаји за грејање базена налазе се поред здјеле резервоара.
Избор материјала
Направили смо избор додатака за производњу соларних грејача воде на основу рецензија и тема о којима је било речи на популарном форуму Форумхоусе. Дакле, правоугаона кутија пријемника обично је израђена од дрвене греде или готових оквира старих прозора. Задњи зид кућишта је изолиран базалтном вуном, полистиренском пеном или екструдираном полистиренском пеном.
Савет. Дно кутије може бити израђено од фолијске изолације од полимера. Метални слој послужиће као апсорбер - не морате стављати додатни лим.
Домаћи занатлије праве измењиваче топлоте из различитих цеви:
- црни полиетилен (ХДПЕ);
- ребрасти нерђајући челик;
- бакар и алуминијум;
- полипропилен и метална пластика;
- умрежени полиетилен;
- панелни челични радијатори.
Са становишта ефикасности и издржљивости боље је користити цеви од алуминијума, бакра и нехрђајућег челика, које имају најбољу топлотну проводљивост. Недостатак материјала је висока цена.
Пластичне цеви су много јефтиније од металних цеви и лакше се постављају. Али када се користе полимери, морају се узети у обзир бројне нијансе:
- било која пластика постепено се распада под утицајем ултраљубичастог зрачења;
- зидови ППР цеви су превише дебели, слабо проводе топлоту;
- висококвалитетна пластика је прескупа за наше потребе, а јефтина се често стратифицира на завојима и брзо се сруши на сунцу;
- умрежени полиетилен „памти“ почетни завој у лежишту, прикладно је направити прстенасту завојницу од њега, а исправљање није лако;
- ХДПЕ цеви које требате да купите од хране (са плавом пругом) боље је заштићене од ултраљубичастог зрачења.
Референце. Најједноставнија верзија измењивача топлоте у базену је црно баштенско црево постављено са „пужевима“. Мање материјала - испуцала гума од дужег излагања сунцу.
ХДПЕ цеви са танким зидовима су одличан избор у односу на однос цене и квалитета. Црна површина добро апсорбује соларну топлоту, прикључни фитинзи су јефтини. Цевовод је причвршћен на апсорбер пластичним стезаљкама или лименом траком на вијцима.
Као упијајући лим може се користити обична или нехрђајућа челика обојена црно. Идеална опција је алуминијум или бакар од лима.
Врх кутије је затворен следећим провидним материјалима за избор:
- обично или ојачано стакло;
- прозирни пластични омот;
- танки ћелијски поликарбонат.
Савет. Не користите готове прозоре са двоструким стаклима од пластичних прозора као прозрачни елемент. Зими, с великом температурном разликом између улице и затворене колектора, двослојни пакет не може издржати и пукнути.
Препоруке скупштине
Процес израде соларног колектора толико је очигледан да нема смисла сликати корак по корак упутства. Задатак је направити што херметичније коморе инсталирањем измењивача топлоте на метални апсорбер изнутра. Даћемо само неколико савета како бисмо вас заштитили од грешака:
- Цеви за измењиваче топлоте могу се постављати уздужно или спирално (пуж). Размак између суседних линија (завоја) направите малим - од 1 до 4 цм.
- Непропусност ваздуха у кућишту постиже се подмазивањем спојева силиконским заптивачем или постављањем гумених заптивача.
- Цеви су причвршћене на подлогу на било који погодан начин - пластичним стезаљкама, металном траком или једноставно причвршћеним са страна помоћу саморезних вијака.
- Читава унутрашња шупљина обојена је црном цаклином отпорном на топлоту (продаје се у аеросолним лименкама).
- Дебљина изолационог слоја на задњој страни бојлера је најмање 50 мм.
- Најлакше је провући провидан филм на врх - ово је најбоља опција за прототип. Након тога, није тешко заменити стакло.
Још једна препорука. Дрвене делове треба третирати антисептиком.Оквир заварен од челичних профила премажите темељним премазом и 2 слоја лака.
Након састављања плоче хладњака, намотајте завојницу водом и проверите да ли има цурења. Затим тестирајте соларни колектор - повежите излаз у резервоар, наместите плочу на сунцу и периодично измерите температуру воде, узимајући у обзир време загревања. На основу стварних показатеља лако је одредити перформансе бојлера.
Шема
Колектор дизајниран за загревање воде под тушем повезан је са складишним резервоаром гравитационим током. Важан услов: соларна инсталација треба да се налази испод главног резервоара тако да се врућа вода ниже густине диже кроз цев и избацује хладну. Дизајн таквог система приказан је на цртежу.
Када је повезан на бојлер или акумулатор топлоте, соларни колектор делује као пуноправан извор топлоте. Произвођачи соларног система предлажу употребу двоцевне схеме притиска, која укључује потребне везивне елементе:
- циркулациона пумпа која развија притисак од 0,4 бара;
- мембрански експанзијски резервоар;
- аутоматски вентилациони отвор;
- сигурносни вентил, дизајниран да ради под притиском од 2 бара;
- манометар;
- термометар;
- затварачи, вентили за допуњавање;
- регулатор са два сензора температуре;
- топлотна изолација за доводне цевоводе.
Важна тачка. Ако је акумулатор са више колектора повезан са спремником, капацитет пумпе и запремина експанзијског резервоара морају се повећати. Минимални капацитет мембранског резервоара је 10% од укупне количине расхладне течности у кругу.
Шема делује овако:
- Хладњак се причвршћује на доњи завојник спремника пуфера, где је вода хладнија.
- Регулатор помоћу сензора упоређује температуру воде (антифриз) у доводној цеви и акумулатор топлоте.
- Електронска јединица зауставља пумпу када је температура воде у резервоару једнака или већа од температуре протока.
- Ваздух који улази у круг испушта се кроз аутоматски вентил инсталиран на врху система.
- У случају прегријавања расхладне течности због заустављања пумпе (немогуће је искључити сунце), сигурносни вентил ће радити и ублажити вишак притиска.
Најскупљи елемент круга је електроничка управљачка јединица. Како могу без контролера:
- купите на Алиекпрессу јефтинији термостат, покренут температурном разликом;
- подесите тајмер за дан и ноћ и механички термостат да бисте искључили пумпу када је тампон резервоар на максималној топлоти.
Како функционише јефтина кинеска контролна јединица (цена - 15 долара), погледајте у видео прилогу:
Соларно грејање
Уградња ваздушног грејања врши се на сличан начин, само измењивач топлоте је направљен од цеви већег пречника, а пухао даје вентилатор. Пријемник зрачења израђују мајстори из следећих материјала:
- алуминијумска валовитост за вентилацију;
- пластичне боце убачене једна у другу;
- резбарене лименке пива.
У кутији су направљене две рупе за цеви за ваздух, унутра је постављена фина мрежа, чиме се елиминише упад инсеката. Вентилатор - хладњак из рачунара - инсталиран је на једном од отвора, део за измену топлоте обојен је црном бојом. Доводне цеви су изоловане и положене у грејну просторију. Алгоритам склапања ваздушног разводника приказан је у видеу:
Закључак
Атрактивност соларних колектора је због раста цена енергије. Иако се перформансе грејача воде смањују зими, соларна топлота обезбеђује значајне уштеде у потрошњи горива од стране главног извора - котла. Ако желите да што је могуће више загрејете вашу кућу бесплатном соларном енергијом, саветујемо вам да обратите пажњу на инсталације са концентраторима огледала.Ови изузетно ефикасни уређаји се широко користе у Европи и Америци.