Jak zrobić kolektor słoneczny do ogrzewania własnymi rękami: przewodnik krok po kroku

Powietrzny kolektor słoneczny: urządzenie schematu projektowego

Aby zrobić powietrzny kolektor słoneczny ze środków, które znajdują się w każdym gospodarstwie domowym, potrzebujesz trochę.

Będziesz potrzebować:

• Deski drewniane, pręty, sklejka;
• Wkręty samogwintujące, gwoździe lub inne elementy mocujące;
• Żelazne puszki na napoje;
• Czarna farba;
• Szkło.

Przede wszystkim należy przygotować drewnianą skrzynkę o wymaganych wymiarach (długość x szerokość). Głębokość pudełka powinna być nieco większa niż średnica planowanych do użycia puszek. Ścianki puszki można przymocować wkrętami samogwintującymi lub dowolnymi odpowiednimi łącznikami. Następnie na górze i na dole pudełka, cofając się o 10-15 centymetrów od górnej i dolnej ściany, należy zainstalować półki, na całej długości których wywiercić otwory na puszki równe ich średnicy.

Konieczne jest wycięcie otworów w puszkach, odcięcie szyjki i dna, uzyskując w ten sposób rurę przelotową, która wygląda jak mały kanał powietrzny. Musisz połączyć puszki, wkładając drugą puszkę w puste dno pierwszej puszki, następną w nią i tak dalej na całej długości pudełka. Następnie włóż powstałą rurę z puszek do pudełka przez wywiercone w tym celu otwory. Zatem konieczne jest wypełnienie całego pudełka puszkami, nie licząc przestrzeni między ścianką górną a górną półką, do której mocowane są puszki oraz przestrzeni między półką dolną a ścianką dolną.

Połączenia górnej i dolnej półki z puszkami należy przymocować wkrętami samogwintującymi, wiercąc półkę wraz ze ścianą puszki. Powietrze z pomieszczenia dostanie się do przestrzeni między górną ścianką skrzynki a górną półką, dla której należy wykonać otwory, najlepiej parę. Przechodząc przez puszki i nagrzewając się, powietrze wejdzie do podobnej przestrzeni między dolną półką a ścianą, skąd przez otwory dostanie się do pomieszczenia, tutaj konieczne będzie zapewnienie wentylatora. W ten sposób powinien nastąpić pełnoprawny proces cyrkulacji powietrza i ogrzewania.

Samo pudełko i zamontowane puszki należy odtłuścić i pomalować czarną matową farbą (można użyć najtańszej), aby stworzyć wrażenie jednolitej struktury i zwiększyć szybkość nagrzewania.

Odpowiedzialny etap montażu

Ostatnim krokiem jest złożenie obudowy, która połączy wszystkie elementy urządzenia w jedną konstrukcję. Używając arkusza sklejki i drewnianych klocków, musisz powalić mocne pudełko. W zużytych drewnianych prętach wytnij wcześniej rowki, następnie wstawisz w nie sito z poliwęglanu (głębokość rowka to około 0,5 cm). Wyloty rur można wykonać po zainstalowaniu wszystkich głównych komponentów. Następnie w już zmontowanym drewnianym pudełku, aby utworzyć kieszeń powietrzną, układamy izolację z wełny mineralnej. Zamontuj panel z wężownicą na wełnie mineralnej. Zawiń brzegi waty tak, aby cewka nie dotykała ścianek pudełka. Panel grzewczy i panel poliwęglanowy również muszą znajdować się w pewnej odległości od siebie i nie stykać się ze sobą.

Ostatni etap polega na potraktowaniu ciała specjalnym roztworem hydrofobowym i emaliowaniu (z wyjątkiem części przedniej).

Kolektor słoneczny ze starych ram

To wszystko, kolektor słoneczny do samodzielnego montażu jest gotowy. Aby go aktywować, umieść go na konstrukcji wsporczej, obracając jej przednią część w kierunku słońca tak, aby promienie padały na przednią część pod najbardziej prostym kątem. Na dachu zainstaluj zbiornik do gromadzenia wody, będzie służył jako zbiornik. Do góry zbiornika poprowadź wąż podłączony do górnej rury kolektora, do dolnej rury dolnej. Podłączając wodę zgodnie z tym schematem, zapewnisz pracę w trybie naturalnego obiegu.Zgodnie z prawami fizyki ciepła woda będzie unosić się w kierunku zbiornika, a wyparta zimna woda dostanie się do kolektora w celu podgrzania w wężownicy. Nie zapominaj, że konieczne jest podłączenie węża i zaworu do zbiornika, aby pobrać wodę ze zbiornika, a także napełnienie go nowym.

Kolektor powietrza

Kolektor powietrza jest jednym z najbardziej udanych rozwiązań. Ale panele słoneczne typu powietrznego są bardzo rzadkie. Takie urządzenia nie nadają się do ogrzewania domu lub zaopatrzenia w ciepłą wodę. Służą do klimatyzacji. Nośnikiem ciepła jest tlen, który nagrzewa się pod wpływem energii słonecznej. Panele słoneczne tego typu są utożsamiane z żebrowanym panelem stalowym pomalowanym na ciemny odcień. Zasada działania tego urządzenia to naturalne lub automatyczne dostarczanie tlenu do domów prywatnych. Tlen za pomocą promieniowania słonecznego nagrzewa się pod panelem, tworząc w ten sposób klimatyzację.

Dozwolone jest instalowanie kolektora powietrza w domach prywatnych, lokalach użytkowych.

Klasyfikacja temperaturowa

Sprzęt solarny do domu jest często klasyfikowany według rodzaju chłodziwa. Dziś na światowym rynku można znaleźć systemy cieczowe i powietrzne. Ponadto kolektory są podzielone według reżimu temperaturowego pracy, czyli klasyfikację stosuje się według maksymalnej temperatury grzania elementów roboczych. Istnieją następujące rodzaje systemów:

• niskotemperaturowe — nośnik ciepła do kolektorów słonecznych jest podgrzewany do 50℃;
• temperatura medium - temperatura krążącej cieczy nie przekracza 80℃;
• wysoka temperatura - maksymalna temperatura materiału przewodzącego ciepło może wzrosnąć do 300 stopni.

Pierwsze dwie opcje są najbardziej odpowiednie do użytku domowego, podczas gdy modele kolektorów wysokotemperaturowych są częściej stosowane w sektorach produkcyjnych i przemysłowych gospodarki. Wynika to z faktu, że w wysokotemperaturowych systemach podgrzewania wody proces przekształcania energii słonecznej w ciepło jest dość skomplikowany. Jednocześnie takie instalacje solarne zajmują duże powierzchnie. Nie każdy właściciel nieruchomości „wiejskich” może sobie pozwolić na taki luksus.

Rodzaje słonecznych podgrzewaczy wody i ich charakterystyka

Solarne podgrzewacze wody to zestaw urządzeń do podgrzewania wody za pomocą energii słonecznej. Inną nazwą tych urządzeń są kolektory słoneczne. W przeciwieństwie do paneli fotowoltaicznych, które wykorzystują światło słoneczne do produkcji energii elektrycznej, podgrzewacze słoneczne natychmiast otrzymują energię cieplną, którą przekazują do chłodziwa (woda, płyn niezamarzający itp.).

Tworzą cały system składający się z następujących elementów:

• Kolektor. Panel, który odbiera energię cieplną i przekazuje ją do chłodziwa.
• Zbiornik. Pojemnik, w którym gromadzi się podgrzana woda, a schłodzony płyn chłodzący zostaje zastąpiony świeżo ogrzanym strumieniem.
• Obieg grzewczy. Konwencjonalny system grzejnikowy lub ogrzewanie podłogowe, realizujące energię chłodziwa. W niektórych typach instalacji obwód grzewczy nie jest wliczany do objętości układu kolektorowego, odbierającego energię w zasobniku, który w tym przypadku jest wymiennikiem ciepła.

Według rodzaju obiegu

Obieg chłodziwa pozwala na otrzymanie energii cieplnej w zamian za energię uwalnianą do wewnętrznej atmosfery domu. Istnieją dwa rodzaje:

1. Naturalny. Wykorzystywany jest ruch podgrzanych warstw cieczy w górę z zastąpieniem ich zimniejszymi warstwami. Nie wymaga żadnych urządzeń ani zużycia energii elektrycznej, ale zależy od wielu czynników – względnego położenia kolektora, zasobnika i innych elementów układu, temperatury itp. Ruch płynu jest niestabilny, może się zwiększać i zmniejszać.
2. Wymuszony. Przepływy są kierowane przez pompę obiegową. Istnieje tryb stabilny o stałym natężeniu przepływu, który pozwala zapewnić stabilny tryb ogrzewania domu.

Według typu kolektora

Istnieją projekty kolektorów o różnej wydajności, możliwościach i sposobie wymiany ciepła. Pomiędzy nimi:

1. Otwarty. Płaskie długie tace lub rynny wykonane z czarnego plastiku, w których krąży woda. Wydajność kolektorów otwartych jest bardzo niska, ale ich popularność przyczynia się do ich prostoty i taniości. Służy do podgrzewania wody na zewnętrzny prysznic lub basen.
2. Rurowy (termosyfon). Głównym elementem jest tuba koncentryczna z warstwą próżniową pomiędzy warstwami zewnętrznymi, która niezawodnie izoluje zawartość tub. Projekt jest wydajny, ale drogi i nie do naprawienia.
3. Mieszkanie. Są to zamknięte pojemniki z przezroczystym panelem górnym. Wewnętrzna powierzchnia pokryta jest warstwą odbiornika energii cieplnej, która przenosi go na wodę, która porusza się wewnątrz rurek przylutowanych do odbiornika. Prosty i efektowny projekt, w którym dla większego efektu czasami tworzy się próżnię do izolacji termicznej.

Według rodzaju obiegu cyrkulacyjnego

1. Otwarty - służy do dostarczania ciepłej wody do osiedla. Nośnikiem ciepła w tym przypadku jest woda, która jest wykorzystywana do różnych potrzeb gospodarstwa domowego i w związku z tym nie wchodzi już do obiegu.
2. System jednoobwodowy - stosowany do ogrzewania domu. Ogrzany w ten sposób płyn chłodzący stosowany jest jako dodatek do płynu chłodzącego, który został podgrzany metodą tradycyjną. W takim przypadku podgrzany płyn chłodzący przechodzi do systemu grzewczego, po czym jest ponownie przenoszony do zbiornika odbiorczego i do kolektora.
3. Najbardziej wszechstronny jest dwuobwodowy system grzewczy. Można go wykorzystać do ogrzewania w zimie lub do zaopatrzenia w wodę.

Dwuobwodowa instalacja wodociągowa i grzewcza

Możesz również wybrać jeden z możliwych płynów chłodzących - wodę, olej lub płyn niezamarzający. Za kolektorem chłodziwo przechodzi przez wymiennik ciepła, w którym ciepło przekazywane jest do drugiego obwodu. Drugi używany płyn chłodzący jest już używany zgodnie z jego przeznaczeniem - do ogrzewania lub zaopatrzenia w wodę.

płyn chłodzący

Do takich podgrzewaczy wody stosuje się różne chłodziwa: płyn przeciw zamarzaniu, płyn smarujący i wodę.

Aplikacja

Systemy słoneczne stopniowo zyskują na popularności. Z ich pomocą rozwiązują wiele problemów:

• Podgrzanie cieczy do wymaganej temperatury.
• Poprawa wydajności systemu grzewczego.
• Podgrzewacz wody na basen, na letni prysznic.
• Podgrzewanie cieczy na inne potrzeby.

Absorber, najważniejsza część systemu

Część kolektora słonecznego odbierająca, akumulująca i przekazująca ciepło do chłodziwa nazywana jest absorberem.To od tego elementu zależy wydajność całego systemu.

Ten element wykonany jest z miedzi, aluminium lub szkła, po którym następuje powłoka. Skuteczność absorbera zależy bardziej od powłoki niż od materiału, z którego jest wykonany. Poniżej, na zdjęciu, możesz zobaczyć jakie powłoki są dostępne i jak skutecznie mogą pochłaniać ciepło.

Opis systemu wskazuje maksymalną możliwą absorpcję energii słonecznej padającej na absorber. „α” to maksymalny możliwy procent absorpcji. „ε” to procent ciepła odbitego.

Według typu budynku

Pochłaniacze różnią się również rodzajem urządzenia, obecnie są tylko dwa rodzaje:

Pióro - ułożone w następujący sposób. Płytki łączą ze sobą rury z chłodziwem. Same rury można połączyć w jeden system na kilka sposobów. Jest to prosty rodzaj pochłaniacza, który możesz wykonać samodzielnie.

Cylindryczny - w tym przypadku powłokę nakłada się na szklaną powierzchnię kolby i stosuje w kolektorach próżniowych. Dzięki temu urządzeniu ciepło jest bardziej skoncentrowane tylko w środku rury, w której znajduje się odprowadzacz ciepła, czyli pręt. Ten system działa z wyższą wydajnością niż system piórkowy.

Czy zimą można zastosować kolektor słoneczny?

Do całorocznego użytkowania urządzenia należy dowiedzieć się więcej o działaniu kolektora słonecznego zimą. Główną różnicą jest płyn chłodzący. Ponieważ woda może zamarzać w rurach obwodu, należy ją zastąpić płynem niezamarzającym. Zasada ogrzewania pośredniego działa przy instalacji dodatkowego kotła. Następnie schemat to:

• Po podgrzaniu płyn płynie z akumulatora znajdującego się na zewnątrz do wężownicy zbiornika wody i podgrzewa go.
• Następnie do systemu zostanie doprowadzona ciepła woda, schłodzona z powrotem.
• Pamiętaj, aby zainstalować czujnik ciśnienia (manometr), odpowietrznik, zawór rozprężny, aby zmniejszyć nadciśnienie.
• Podobnie jak w wersji letniej, aby poprawić krążenie, konieczne jest zapewnienie obecności pompy obiegowej.

Kolektor słoneczny na dachu domu zimą

Jak zrobić słoneczny podgrzewacz wody własnymi rękami

Urządzenie jest grzejnikiem rurowym o średnicy 1 cala, umieszczonym w drewnianej skrzynce. Konstrukcję można ocieplić pianką. Za pomocą ocynkowanej blachy żelaznej konieczne jest dodatkowe zaizolowanie dolnej części urządzenia. Pamiętaj, aby pomalować materiały na czarno, aby przyspieszyć proces nagrzewania, z wyjątkiem szklanej osłony, która jest pomalowana na biało.

Jako pojemnik na wodę możesz użyć dużej żelaznej beczki, która jest umieszczona w pudełku wykonanym z drewna lub sklejki. Puste miejsce musi zostać wypełnione. Do tego odpowiednie są trociny, piasek, keramzyt itp.

Narzędzia i materiały do ​​​​zrób to sam na podgrzewacz wody

Do budowy słonecznego podgrzewacza wody potrzebne są następujące materiały i narzędzia:

• szkło z ramą;
• tektura budowlana pod spodem;
• drewno lub sklejka na pudełko pod beczkę;
• sprzęganie;
• wypełniacz do pustej przestrzeni (piasek, trociny itp.);
• żelazne rogi podszewki;
• rura do grzejnika;
• elementy złączne (na przykład zaciski);
• ocynkowana blacha żelazna;
• żelazny zbiornik o dużej pojemności (wystarczy 300 litrów);
• farba czarna, biała i posrebrzana;
• drewniane pręty.

Proces produkcji słonecznego podgrzewacza wody

Proces tworzenia kolektora słonecznego własnymi rękami jest nie tylko ekscytujący, ale także niesie ze sobą wiele korzyści. Stworzone urządzenie pozwoli na racjonalne wykorzystanie promieniowania słonecznego do rozwiązywania różnych problemów ekonomicznych. Specyfika tworzenia kolektora etapami przedstawia się następująco:

1. Najpierw musisz zrobić pudełko na zbiornik, które należy wzmocnić prętami.
2. Od dołu nakładany jest materiał termoizolacyjny, na który montowana jest blacha.
3. Na górze umieszczony jest grzejnik, który należy odpowiednio zamocować za pomocą przygotowanych łączników.
4. Najmniejsze pęknięcia w korpusie konstrukcji należy posmarować i uszczelnić.
5. Rury i blachę należy pomalować na czarno.
6. Beczka i skrzynia są pomalowane na kolor srebrny, a po wyschnięciu zbiornik montowany jest w drewnianej konstrukcji.
7. Pustą przestrzeń wypełnia przygotowany wypełniacz.
8. Aby zapewnić stałe ciśnienie, możesz zakupić komorę wodną z pływakiem, która jest montowana w zbiorniku na wodę.
9. Projekt należy umieścić w słonecznej przestrzeni pod kątem do horyzontu.
10. Ponadto system jest połączony rurami (ich liczba i materiał zależy od wielkości i rodzaju projektu).
11. Aby uniknąć tworzenia się śluz powietrznych, należy rozpocząć napełnianie od dołu chłodnicy.
12. Zgodnie z takim systemem, podgrzana woda porusza się w górę, wypierając w ten sposób zimną wodę, która następnie dostaje się do grzejnika i nagrzewa się.

Jeśli wszystko zostanie poprawnie obliczone, po chwili z rury wylotowej wypłynie ciepła woda. Nie zapominaj, że warunkiem koniecznym jest słoneczna pogoda. Tak więc temperatura wewnątrz systemu podgrzewacza wody może wynosić około 70 stopni.Różnica między temperaturą wody na wlocie i wylocie wyniesie 10-15 stopni. W nocy zaleca się zablokowanie dostępu wody, aby uniknąć strat ciepła.

Wydajność takiego urządzenia jest znacznie gorsza od grzejników magazynowych. Wydajność domowego urządzenia będzie znacznie niższa, ale jeśli nie ma potrzeby kupowania tak drogiego systemu, wszystko możesz zrobić sam.

Energia słoneczna jest alternatywnym źródłem ciepła

Pomysł wykorzystania energii słonecznej do ogrzewania nie jest nowy. Co więcej, celowość jego użycia udowodnili Amerykanie, Chińczycy, Hiszpanie, Izraelczycy i Japończycy.

Rynek obfituje w oferty różnych instalacji do przetwarzania energii słonecznej i dalszego jej wykorzystania na potrzeby gospodarstw domowych.

Systemy słoneczne są aktywnie wykorzystywane jako główne źródło ciepła w wielu krajach świata. W naszych szerokościach geograficznych nadal jest używany jako dodatek do systemu grzewczego.

Koszt systemów zależy od ich rodzaju, powierzchni, materiału użytego do produkcji. Z roku na rok obserwuje się stały trend spadkowy cen na wszystkie rodzaje instalacji fotowoltaicznych - systemy solarne.

Dzięki temu są bardziej dostępne dla ogółu społeczeństwa. To po prostu nie każdy jest gotowy na taki zakup.

Ale jeśli chcesz, możesz zbudować wydajny system ogrzewania słonecznego własnymi rękami, wydając znacznie mniej pieniędzy.

Znany system grzewczy, który przez wiele lat doskonale spełniał swoje funkcje, staje się coraz droższy. Powodem tego jest globalny wzrost cen surowców energetycznych na całym świecie. Naturalnym pragnieniem, jakie rodzi się ze strony właściciela, jest oszczędzanie na ogrzewaniu, które pochłania znaczną część budżetu rodzinnego.

Tak więc system ogrzewania słonecznego może w pełni zastąpić zwykłe paliwo stałe, gaz lub inne. Wszystko zależy od rodzaju i wielkości pomieszczenia, w którym będzie użytkowany.

Opcja odpowiednia na spichlerz nie nadaje się do budynku mieszkalnego, a system spełniający potrzeby letniej rezydencji nie poradzi sobie z ogrzewaniem dwupiętrowego dworu.

Całkowite zastąpienie ogrzewania tradycyjnego ogrzewaniem solarnym bywa problematyczne. Właściciel obawia się, że system może sobie nie podołać lub zabraknie miejsca do zainstalowania wymaganej liczby paneli.

Dlatego często stosuje się kombinowany system grzewczy, bez całkowitego porzucania zainstalowanego sprzętu gazowego (elektrycznego lub innego). Poziom zastąpienia ogrzewania konwencjonalnego ogrzewaniem słonecznym może osiągnąć 90%.

Ważna jest również roczna liczba dni słonecznych na terenie, na którym znajduje się mieszkanie. Co więcej, średnia dzienna temperatura nie jest tak ważna.

Wiele instalacji skutecznie pochłania światło w mroźne zimowe dni (kolektory słoneczne wykorzystujące płyn niezamarzający jako chłodziwo).

Oprócz ogrzewania instalacja solarna jest w stanie zapewnić domowi ciepłą wodę i prąd.

Ceny urządzeń fabrycznych

Lwia część kosztów finansowych budowy takiego systemu przypada na produkcję kolektorów. Nie jest to zaskakujące, nawet w przemysłowych próbkach systemów słonecznych około 60% kosztów przypada na ten element konstrukcyjny. Koszty finansowe będą zależeć od wyboru konkretnego materiału.

Należy zauważyć, że taki system nie jest w stanie ogrzać pomieszczenia, pomoże tylko zaoszczędzić na kosztach, pomagając ogrzać wodę w systemie grzewczym. Biorąc pod uwagę dość wysokie koszty energii, które są wydawane na ogrzewanie wody, kolektor słoneczny zintegrowany z systemem grzewczym znacznie je obniża.

Kolektor słoneczny jest po prostu zintegrowany z systemem ogrzewania i ciepłej wody (+)

Do jego produkcji stosuje się dość proste i niedrogie materiały. Ponadto ta konstrukcja jest całkowicie nielotna i nie wymaga konserwacji. Konserwacja systemu sprowadza się do okresowych przeglądów i czyszczenia szkła kolektora z zanieczyszczeń.

Zalety i wady

Wszystkie typy instalacji mają swoje pozytywne i negatywne cechy. Również w przypadku kolektorów słonecznych istnieją wskaźniki.

Plusy:

1. Solarny system grzewczy oszczędza energię na ciepłą wodę.
2. Część kosztów ogrzewania w zimie można zmniejszyć, wykorzystując promieniowanie słoneczne.

Minusy:

1. Będzie to wymagało wykonania zupełnie nowego systemu zaopatrzenia w ciepło, który musi być zainstalowany w tradycyjnych instalacjach grzewczych i urządzeniach ciepłej wody.
2. Systemy solarne nie gwarantują szczytowych mrozów. Tutaj będziesz musiał użyć urządzeń spalających paliwo lub instalacji elektrycznych do ogrzewania pomieszczeń.

Jak to działa zimą?

W systemach grzewczych z reguły stosuje się kolektory próżniowe, o czym decydują ich parametry techniczne i warunki pracy.

Główny element próżni kolektor słoneczny to rura próżniowa, która składa się z:

• Rura izolacyjna wykonana ze szkła lub innego materiału, która przepuszcza promienie słoneczne przy minimalnej utracie ich mocy;
• Miedź, rurka cieplna umieszczona we wnętrzu rurki izolacyjnej;
• Folia aluminiowa i warstwa absorbująca znajdująca się pomiędzy rurkami;
• Osłona rurki izolacyjnej, która stanowi uszczelkę uszczelniającą zapewniającą podciśnienie w przestrzeni wewnętrznej urządzenia.

System działa w następujący sposób:

1. Pod wpływem energii słonecznej nośnik ciepła z obiegu rurowego odparowuje i unosi się, gdzie skrapla się w kolektorowym wymienniku ciepła, oddaje swoje ciepło do chłodziwa obiegu zewnętrznego, a następnie spływa w dół, a proces się powtarza.
2. Nośnik ciepła obiegu zewnętrznego, z wymiennika ciepła kolektora słonecznego, podawany jest do zasobnika, gdzie odebrana energia cieplna jest przekazywana do nośnika ciepła instalacji grzewczej i ciepłej wody użytkowej.
3. Obieg chłodziwa obwodu zewnętrznego odbywa się poprzez zainstalowanie pompy obiegowej i systemów automatyki, które zapewniają działanie systemu w trybie automatycznym.
4. Kompleks systemu automatyki obejmuje sterownik, czujniki i elementy sterujące, które zapewniają założone parametry pracy systemu (temperatura, przepływ płynu w systemie CWU itp.)

Aby system ten był wydajny i radził sobie z postawionymi zadaniami, także w okresie zimowym, system przewiduje instalację redundantnych źródeł energii.Może to być dodatkowy układ grzewczy wykorzystujący nośnik ciepła, jak na powyższym schemacie, gdy nośnik ciepła obiegu dodatkowego ogrzewany jest różnymi rodzajami paliwa (gaz, biopaliwo, energia elektryczna). Podobne zadanie można również wykonać instalując elektryczne elementy grzejne bezpośrednio w zbiorniku magazynowym. Pracą rezerwowych źródeł energii steruje system automatyki, w razie potrzeby włączając te urządzenia do pracy.

Jak działa kolektor słoneczny?

Zasada działania kolektora opiera się na pochłanianiu (absorpcji) energii cieplnej słońca przez specjalne urządzenie odbiorcze i przekazywaniu jej przy minimalnych stratach do chłodziwa. Jako odbiorniki stosowane są rurki miedziane lub szklane pomalowane na czarno.

Wiadomo przecież, że obiekty o ciemnym lub czarnym kolorze najlepiej pochłaniają ciepło. Płynem chłodzącym jest najczęściej woda, czasem powietrze. Z założenia kolektory słoneczne do ogrzewania domu i zaopatrzenia w ciepłą wodę są następujących typów:

• powietrze;
• woda płaska;
• próżnia wodna.

Powietrzny kolektor słoneczny wyróżnia się m.in. prostą konstrukcją i odpowiednio najniższą ceną. Jest to panel - odbiornik promieniowania słonecznego wykonany z metalu, zamknięty w szczelnej obudowie. Blacha stalowa dla lepszego przewodzenia ciepła jest wyposażona w przetłoczenia z tyłu i jest ułożona na spodzie z izolacją termiczną. Z przodu zamontowana jest przeźroczysta szyba, a po bokach obudowy znajdują się otwory z kołnierzami do podłączenia kanałów powietrznych lub innych paneli, jak pokazano na schemacie:

Muszę powiedzieć, że instalacja kolektorów słonecznych z ogrzewaniem powietrznym ma swoje własne cechy.Ze względu na ich niską wydajność konieczne jest zastosowanie kilku podobnych paneli połączonych w baterię do ogrzewania pomieszczeń. Dodatkowo na pewno przyda Ci się wentylator, gdyż ogrzane powietrze z kolektorów znajdujących się na dachu nie opadnie samoistnie. Schemat obwodu systemu pneumatycznego pokazano na poniższym rysunku:

To ciekawe: Daszek na werandę wykonany z poliwęglanu: podajemy wszystkie niuanse

Jak działa kolektor słoneczny?

Zasada działania kolektora opiera się na pochłanianiu (absorpcji) energii cieplnej słońca przez specjalne urządzenie odbiorcze i przekazywaniu jej przy minimalnych stratach do chłodziwa. Jako odbiorniki stosowane są rurki miedziane lub szklane pomalowane na czarno.

Wiadomo przecież, że obiekty o ciemnym lub czarnym kolorze najlepiej pochłaniają ciepło. Płynem chłodzącym jest najczęściej woda, czasem powietrze. Z założenia kolektory słoneczne do ogrzewania domu i zaopatrzenia w ciepłą wodę są następujących typów:

• powietrze;
• woda płaska;
• próżnia wodna.

Powietrzny kolektor słoneczny wyróżnia się m.in. prostą konstrukcją i odpowiednio najniższą ceną. Jest to panel - odbiornik promieniowania słonecznego wykonany z metalu, zamknięty w szczelnej obudowie. Blacha stalowa dla lepszego przewodzenia ciepła jest wyposażona w przetłoczenia z tyłu i jest ułożona na spodzie z izolacją termiczną. Z przodu zamontowana jest przeźroczysta szyba, a po bokach obudowy znajdują się otwory z kołnierzami do podłączenia kanałów powietrznych lub innych paneli, jak pokazano na schemacie:

Muszę powiedzieć, że instalacja kolektorów słonecznych z ogrzewaniem powietrznym ma swoje własne cechy.Ze względu na ich niską wydajność konieczne jest zastosowanie kilku podobnych paneli połączonych w baterię do ogrzewania pomieszczeń. Dodatkowo na pewno przyda Ci się wentylator, gdyż ogrzane powietrze z kolektorów znajdujących się na dachu nie opadnie samoistnie. Schemat obwodu systemu pneumatycznego pokazano na poniższym rysunku:

Urządzenie i zasada działania powietrznych kolektorów słonecznych

Kolektor słoneczny powietrza składa się z kilku głównych części:

Schemat pracy powietrznego kolektora słonecznego

• Cała konstrukcja kolektora umieszczona jest w trwałej i szczelnej obudowie, która koniecznie wyposażona jest w izolator termiczny. Ciepło, które dostało się do wnętrza kolektora, nie powinno „wyciekać” na zewnątrz.
• Główną częścią każdego kolektora jest panel słoneczny, zwany również absorberem lub absorberem. Zadaniem tego panelu jest odbieranie energii słonecznej, a następnie przekazywanie jej do powietrza, dlatego musi być wykonany z materiału o najwyższej przewodności cieplnej. Takimi właściwościami dostępnymi w życiu codziennym są miedź i aluminium, rzadziej stal. Dla lepszego przenoszenia ciepła, dolna część absorbera jest tak duża, jak to możliwe, dzięki czemu można zastosować żebra, pofalowaną powierzchnię, perforację i inne metody. Dla lepszej absorpcji energii słonecznej część odbiorcza absorbera pomalowana jest na ciemny matowy kolor.
• Górna część kolektora jest hermetycznie uszczelniona przezroczystą izolacją, którą może być szkło hartowane lub pleksi lub szkło poliwęglanowe.

Kolektor słoneczny jest zorientowany na południe, a powierzchnia jest nachylona tak, aby jak największa ilość energii słonecznej trafiła na powierzchnię.Jak mówią eksperci - dla maksymalnego nasłonecznienia. Zimne powietrze z zewnątrz w sposób naturalny lub siłą dostaje się do części odbiorczej, przechodzi przez żebra absorbera i wychodzi z drugiej części wyposażonej w kołnierz do połączenia z kanałem powietrznym prowadzącym do ogrzewanego pomieszczenia. Warto zauważyć, że możliwości projektowania kolektorów słonecznych jest bardzo dużo, a powyższe przedstawiono jedynie jako przykład.

Ogrzewanie powietrzne za pomocą kolektorów słonecznych nie może całkowicie zastąpić głównego ogrzewania w naszej strefie klimatycznej, ale będzie bardzo dobrą pomocą nawet w mroźne zimowe, słoneczne dni.

Jak działa kolektor - to proste

Każda z rozważanych w artykule konstrukcji przekształcania energii słonecznej w energię cieplną składa się z dwóch głównych elementów – wymiennika ciepła i urządzenia akumulatorowego wyłapującego światło. Drugi służy do wychwytywania promieni słonecznych, pierwszy do przekształcenia ich w ciepło.

Najbardziej postępowym kolektorem jest próżnia. W nim rury-akumulatory są wkładane do siebie, a między nimi powstaje przestrzeń bez powietrza. W rzeczywistości mamy do czynienia z klasycznym termosem. Kolektor próżniowy dzięki swojej konstrukcji zapewnia idealną izolację termiczną urządzenia. Nawiasem mówiąc, rury w nim mają kształt cylindryczny. Dlatego promienie słoneczne padają na nie prostopadle, co gwarantuje, że kolektor otrzyma dużą ilość energii.

Progresywne urządzenia próżniowe

Istnieją również prostsze urządzenia - rurowe i płaskie. Kolektor próżniowy przewyższa je pod każdym względem. Jedynym problemem jest stosunkowo duża złożoność produkcji. Możesz złożyć takie urządzenie w domu, ale zajmie to dużo wysiłku.

Czynnikiem chłodniczym w kolektorach słonecznych do ogrzewania jest woda, która w przeciwieństwie do nowoczesnych paliw kosztuje niewiele i nie emituje dwutlenku węgla do środowiska. Urządzenie do przechwytywania i przetwarzania promieni słonecznych, które można wykonać samodzielnie, o parametrach geometrycznych 2x2 metry kwadratowe, jest w stanie zapewnić Państwu codziennie około 100 litrów ciepłej wody przez 7-9 miesięcy. Do ogrzewania domu można również wykorzystać konstrukcje wielkogabarytowe.

Chcąc wykonać kolektor do użytku całorocznego trzeba będzie zainstalować na nim dodatkowe wymienniki ciepła, dwa obiegi z płynem niezamarzającym i zwiększyć jego powierzchnię. Takie urządzenia zapewnią Ci ciepło zarówno przy słonecznej, jak i pochmurnej pogodzie.

Różnica między panelami słonecznymi a kolektorami

Zanim przejdziemy dalej do opisu głównych cech i zakresu systemów solarnych do podgrzewania wody, należy zrozumieć czym panele słoneczne różnią się od kolektorów.

1) Bateria słoneczna - urządzenie, który wytwarza energię elektryczną z energii Słońca za pomocą bardzo czułych fotokomórek, połączonych w jeden autonomiczny system. Ponieważ przekształtniki fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały, dodatkowo stosuje się falownik, który pozwala na uzyskanie prądu przemiennego odpowiedniego dla potrzeb domowych: energii elektrycznej i oświetlenia.

2) Kolektor słoneczny - funkcjonalny system split, którego głównym zadaniem jest pochłanianie promieniowania bliskiej podczerwieni oraz światła widzialnego. Baterie generują prąd, a kolektory podgrzewają płyn wewnątrz rur. To jest ich główna różnica.

Płyn chłodzący do kolektorów słonecznych dobierany jest z uwzględnieniem pory roku, a także cech eksploatacji. W przypadku konstrukcji wielofunkcyjnych zwykle stosuje się środek przeciw zamarzaniu (przeciw zamarzaniu), a systemy typu sezonowego są wypełnione wodą. Dziś możesz kupić bardziej wszechstronną opcję - hybrydowy kolektor słoneczny. To urządzenie jest atrakcyjne, ponieważ jednocześnie wytwarza energię elektryczną i podgrzewa wodę. Korzyści z jego zastosowania są oczywiste: moduły fotowoltaiczne są chłodzone przez aktywny system odprowadzania ciepła, dzięki czemu wytwarzana jest dwukrotnie większa ilość energii elektrycznej, a nadmiar zasobów ciepła zużywany jest na ogrzewanie wody.

Jak zrobić kolektor słoneczny własnymi rękami

można wykonać kolektor słoneczny własnymi rękami, uzyskując w ten sposób naturalny grzejnik i oszczędzając znaczną kwotę przy płaceniu za energię elektryczną.

Produkcja będzie składać się z kilku etapów:

• Określenie celu - będzie to kolektor powietrzny (do ogrzewania) lub wodny (do ogrzewania wody);
• Usunięcie wymaganych wymiarów przyszłego kolektora, przygotowanie schematu projektowego;
• Produkcja nadwozia, jego izolacja;
• Montaż elementów składowych kolektora (rury próżniowe, które są samodzielnie wykonanym wymiennikiem ciepła);
• Urządzenie otworów wejścia/wyjścia;
• Przeszklenie gotowej konstrukcji (można również użyć poliwęglanu lub folii, ale szkło jest jeszcze lepsze).

Możesz użyć większości materiałów dostępnych w domu, na przykład jako pochłaniacz, często spotyka się zastosowanie tektury falistej pomalowanej na czarno.

Projekt kolektora słonecznego

Projekt kolektora słonecznego

Rozważane jednostki mają dość prostą konstrukcję.Ogólnie system obejmuje parę kolektorów, komorę przednią i zbiornik magazynowy. Praca kolektora słonecznego odbywa się na prostej zasadzie: w procesie przepuszczania promieni słonecznych przez szybę zamieniają się one na ciepło. System jest zorganizowany w taki sposób, że promienie te nie są w stanie wydostać się z zamkniętej przestrzeni.

Instalacja działa na zasadzie termosyfonu. W trakcie nagrzewania ciepła ciecz pędzi do góry, wypierając stamtąd zimną wodę i kierując ją do źródła ciepła. To pozwala odmówić nawet użycia pompy, ponieważ. ciecz będzie krążyć sama. Instalacja akumuluje energię słoneczną i długo przechowuje ją wewnątrz systemu.

Komponenty do montażu danej instalacji sprzedawane są w wyspecjalizowanych sklepach. Rdzeniem takiego kolektora jest grzejnik rurowy zainstalowany w specjalnej skrzyni wykonanej z drewna, której jedna z powierzchni jest wykonana ze szkła.

Do produkcji wspomnianego grzejnika stosuje się rury. Preferowanym materiałem na rury jest stal. Wlot i wylot wykonane są z rur tradycyjnie stosowanych w hydraulice. Zwykle stosuje się rury cala, dobrze sprawdzają się również produkty 1-calowe.

Ruszt wykonany jest z mniejszych rur o cieńszych ściankach. Zalecana średnica to 16 mm, optymalna grubość ścianki to 1,5 mm. Każda kratka chłodnicy musi zawierać 5 rur o długości 160 cm każda.

Kolektory słoneczne

Wykonanie urządzenia z tektury falistej

To jeszcze prostsza konstrukcja kolektora słonecznego. Zbudujesz to znacznie szybciej.

Pierwszy etap.Najpierw wykonaj drewniane pudełko w taki sam sposób, jak w poprzedniej wersji. Następnie ułóż belkę wzdłuż obwodu tylnej ściany (około 4x4 cm), a na dole ułóż wełnę mineralną.

Druga faza. Zrób otwór wyjściowy na dole.

Trzeci etap. Połóż tekturę falistą na belce i przemaluj ją na czarno. Oczywiście, jeśli pierwotnie był to inny kolor.

Czwarty etap. Wykonaj perforacje na całej powierzchni tektury falistej, aby zapewnić przepływ powietrza.

Piąty etap. Jeśli chcesz, możesz zaszklić całą konstrukcję poliwęglanem - zwiększy to temperaturę nagrzewania absorbera. Ale nie zapominaj, że musisz również zapewnić wylot powietrza z zewnątrz.

Dodatkowe koszty operacyjne

Używanie tego nie oznacza żadnej pielęgnacji lub konserwacji innej niż okresowe czyszczenie brudu i śniegu w zimie (jeśli sam się nie rozmraża). Będą jednak związane z tym koszty:

Naprawa, wszystko co da się zmienić w ramach gwarancji, producent można bez problemu wymienić, ważne jest aby zakupić autoryzowanego dealera i mieć dokumenty gwarancyjne.
Elektryczność jest wydatkowana sporo na pompę i sterownik. Do pierwszego można postawić tylko 1 panel słoneczny o mocy 300 W i to wystarczy (nawet bez systemu baterii).
Płukanie cewek, trzeba to robić raz na 5-7 lat

Wszystko zależy od jakości wody (jeśli jest używana jako nośnik ciepła).