Porast cijena tradicionalnih izvora energije potiče vlasnike privatnih kuća da potraže alternativne mogućnosti za grijanje svojih domova i vode. Slažu se da će financijska komponenta pitanja igrati značajnu ulogu u izboru sustava grijanja.
Jedan od najperspektivnijih načina opskrbe energijom je pretvorba sunčevog zračenja. Da biste to učinili, koristite solarne sustave. Razumijevanje načela svojih uređaja i mehanizam rada, kako bi solarni kolektor za grijanje vlastitim rukama neće biti lako.
Ispričat ćemo vam o značajkama dizajna heliosustava, ponuditi jednostavnu shemu montaže i opisati materijale koji se mogu koristiti. Faze rada popraćene su vizualnim fotografijama, materijal je dopunjen video klipovima o stvaranju i puštanju u rad improviziranog kolekcionara.
Princip rada i značajke dizajna
Moderni solarni sustavi - jedna od vrsta alternativnih izvora topline. Koriste se kao pomoćna oprema za grijanje koja sunčevu radijaciju pretvara u energiju koja je korisna za vlasnike kuće.
Oni su u mogućnosti u potpunosti osigurati toplu vodu i grijanje u hladnoj sezoni samo u južnim regijama. A onda, ako zauzimaju dovoljno veliko područje i postavljaju se na otvorenim površinama, a ne u sjeni stabala.
Unatoč velikom broju vrsta, načelo njihovog rada je isto. Bilo koji solarni sustav je sklop s sekvencijalnim rasporedom uređaja i opskrbljuje toplinskom energijom i prenosi je potrošaču.
Glavni radni elementi su solarne ćelije na fotonaponskim ćelijama ili solarni kolektori. Tehnologija sastavljanja solarnog generatora na fotografskim pločama nešto je složenija od cjevastog kolektora.
U ovom članku razmotrit ćemo drugu opciju - kolektorski heliosustav.
Solarni kolektori još uvijek služe kao pomoćni dobavljači energije. Potpuno prebacivanje grijanja u solarni sustav je opasno zbog nemogućnosti predviđanja jasnog broja sunčanih dana
Sakupljači su sustav cijevi spojenih u seriju s izlaznom i ulaznom linijom ili postavljenih u obliku svitka. Kroz cijevi kruži tehnička voda, protok zraka ili mješavina vode s tekućinom protiv smrzavanja.
Fizičke pojave potiču cirkulaciju: isparavanje, promjene tlaka i gustoće od prijelaza iz jednog agregatnog stanja u drugo, itd.
Princip rada solarnih kolektora temelji se na primitku i akumulaciji solarne energije, prijavljenom rashladnom sredstvu (+)
Prikupljanje i akumuliranje solarne energije koju proizvode apsorberi. To je ili čvrsta metalna ploča s pocrnjenom vanjskom površinom ili sustav pojedinačnih ploča pričvršćenih na cijevi.
Za izradu gornjeg dijela tijela, poklopca, koriste se materijali s visokom sposobnošću prijenosa svjetlosti. To mogu biti pleksiglas, slični polimerni materijali, kaljene vrste tradicionalnog stakla.
Kako bi se eliminirali gubici energije sa stražnje strane uređaja, izolacija se postavlja u kutiju
Moram reći da polimerni materijali prilično slabo podnose utjecaj ultraljubičastih zraka. Sve vrste plastike imaju dovoljno visok koeficijent toplinskog širenja, što često dovodi do smanjenja tlaka u tijelu. Stoga je uporaba takvih materijala za proizvodnju tijela spremnika ograničena.
Voda kao nositelj topline može se koristiti samo u sustavima dizajniranim za opskrbu dodatnom toplinom u jesen / proljeće. Ako se prije prvog hlađenja planira cjelogodišnje korištenje solarnog sustava, procesna voda se mijenja kako bi se miješala s antifrizom.
U zračnim solarnim sustavima, zrak se koristi kao rashladno sredstvo. Kanali za njegovo kretanje mogu biti izrađeni od uobičajenog profesionalnog lista (+)
Ako je solarni kolektor ugrađen za zagrijavanje male zgrade koja nema povezanost s autonomnim grijanjem kućice ili sa centraliziranim mrežama, izgrađen je jednostavan jednostruki sustav s uređajem za grijanje na početku.
Lanac ne uključuje cirkulacijske crpke i uređaje za grijanje. Shema je izuzetno jednostavna, ali može raditi samo u sunčanom ljetu.
Uključivanjem kolektora u dvokružnu tehničku konstrukciju sve je mnogo složenije, ali je znatno povećan raspon dana pogodnih za uporabu. Skupljač obrađuje samo jedan krug. Prevladavajuće opterećenje je na glavnoj jedinici za grijanje, koja radi na električnoj energiji ili bilo kojoj vrsti goriva.
Za izradu solarnog kolektora možete koristiti gotov krug, možete izgraditi vlastiti pilot model i isprobati ga u praksi (+)
Unatoč izravnoj ovisnosti performansi solarnih uređaja o broju sunčanih dana, one su tražene, a potražnja za solarnim uređajima stalno raste. Oni su popularni među obrtnicima, nastojeći poslati sve vrste prirodne energije u koristnom smjeru.
Klasifikacija prema temperaturnim kriterijima
Postoji niz kriterija prema kojima su određene konstrukcije heliosistema klasificirane. Međutim, za uređaje koji se mogu izrađivati ručno i koji se koriste za opskrbu toplom vodom i grijanje, najracionalnije će biti odvajanje prema vrsti rashladnog sredstva.
Dakle, sustavi mogu biti tekući i zračni. Prvi tip je primjenjiviji.
Elementarni razdjelnik zraka može biti izrađen od valovite cijevi. I dalje je potrebna tvrda izolacija i šperploča ili OSB za tijelo 
Na dnu kutije, veličine kutije oko 0, 9 x 0, 9 m, postavite izolaciju folijom. Zatim je cijeli sustav prekriven crnom bojom iz balončika 
U krajnjim stijenkama kutije izrežu se rupe za izlaz iz ispusta za zrak. Cijev se može polagati s bilo kojim brojem okreta, trebat će oko 10 m 
Dizajn mora biti zaštićen od atmosferske prašine i vode: za izradu pokrova prikladan je obični staklo, polikarbonat, pleksiglas ili drugi slični materijal.
Osim toga, često se koristi i klasifikacija temperature, na koju se radni čvorovi kolektora mogu zagrijati:
- Niska temperatura. Opcije koje mogu zagrijati rashladno sredstvo do 50ºS. Oni se koriste za zagrijavanje vode u spremnicima za navodnjavanje, u kupaonicama i tuševima ljeti i za povećanje komfornih uvjeta na hladnim proljetnim i jesenskim večerima.
- Srednja temperatura. Osigurajte temperaturu nositelja topline na 80ºS. Mogu se koristiti za grijanje prostora. Ove opcije su najprikladnije za uređenje privatnih kuća.
- Visoka temperatura. Temperatura rashladnog sredstva u takvim instalacijama može doseći 200-300ºS. Koristi se u industrijskim razmjerima, ugrađuje se za grijanje proizvodnih postrojenja, poslovnih zgrada itd.
U visokotemperaturnim heliosustavima koristi se vrlo složen proces prijenosa toplinske energije. Osim toga, zauzimaju impresivan prostor koji si većina naših zaljubljenika u prigradski život ne može priuštiti.
Proces proizvodnje je radno intenzivan, implementacija zahtijeva specijaliziranu opremu. Samostalno napraviti takvu varijantu heliosystem je gotovo nemoguće.
Visokotemperaturne solarne ćelije na fotoelektričnim pretvaračima u kući je vrlo teško napraviti.
Ručno pisani kolektor za proizvodnju
Izrada solarnih uređaja vlastitim rukama je fascinantan proces koji donosi mnogo prednosti. Zahvaljujući njemu, možete racionalno primijeniti besplatno sunčevo zračenje, riješiti nekoliko važnih ekonomskih problema. Razmotrimo specifičnosti stvaranja ravnog kolektora koji opskrbljuje sustav grijanja grijanom vodom.
Apsorbirajuća ploča izrađena je od polikarbonatnog saća obloženog crnom bojom. Gornji i donji rubovi ploče, tj. otvoreni krajevi kanala polikarbonatne ploče umetnuti su u kanalizacijske cijevi koje su usječene 
Kutovi potrebni za spajanje cjevovoda lijepe se na rubove cijevi. U idealnom slučaju, bolje ih je zavariti aparatom za zavarivanje plastičnih cijevi. Uzdužni rezovi kroz cijevi ispunjene pištoljem za ljepilo 
Cijevi za odvodnju kanalizacijskih cijevi opremljene su toplinskom izolacijom. Prije toga ljepilo se izravnava na šavovima i oko uglova bilo lemilicom ili građevinskim sušilom. 
Apsorbirajuća ploča s lijepljenim cijevima postavljena je na pjenu ili drugu krutu izolaciju. Gornja konstrukcija je prekrivena polikarbonatom, zaobljenim oko ruba. 
Metalni profil prikladne veličine kupljen je za sastavljanje okvira. Pri izračunu širine uzima u obzir debljinu krute izolacije 
U prazninama za montažu okvira, izrezane iz profila do veličine apsorpcijske ploče, rupe se režu za povlačenje priključnih mjesta kolektora. 
Sastavljanje dijelova okvira se vrši vijcima koji su oblikovani za rad s ovim profilom. 
Da bi se kolektor usmjerio pod optimalnim kutom prema suncu, konstruiran je stalak od drva ili metala
Materijali za samostalnu montažu
Najjednostavniji i najpristupačniji materijal za samostalnu montažu tijela solarnog kolektora je drvena šipka s daskom, ivericom, OSB pločama ili sličnim opcijama. Alternativno, možete koristiti čelični ili aluminijski profil sa sličnim listovima. Metalna kutija košta malo skuplje.
Materijali moraju biti u skladu sa zahtjevima za konstrukcije na otvorenom. Život solarnog kolektora varira od 20 do 30 godina.
Dakle, materijali moraju imati određeni skup karakteristika koje će omogućiti da se konstrukcija koristi tijekom cijelog razdoblja.
Većina jeftin i jednostavan verzija materijala za proizvodnju tijela - korištenje klade i iverice
Ako je tijelo izrađeno od drva, tada se trajnost materijala može osigurati impregnacijom s vodeno-polimernim emulzijama i premazivanjem lakom.
Osnovni princip koji bi trebao voditi dizajn i montažu solarnog kolektora je dostupnost materijala u smislu cijene i raspoloživosti. To jest, mogu se naći na slobodnom tržištu ili se mogu samostalno izraditi od dostupnih alata.
Postoji masa dostupnih alata prikladnih za proizvodnju svitka solarnog kolektora, na primjer, PVC ili PP cijevi s kutnim priključcima 
Prioritetno, fleksibilne vodovodne cijevi PND ili PVC, iz kojih možete sastaviti prijemnik solarne energije bez upotrebe pribora 
Izvorno i vrlo ekonomično rješenje - izmjenjivač topline iz neuspjelog starog hladnjaka 
Bakrena cijev je skup, ali učinkovit izbor. Trebao bi biti savijen kako ne bi stvarao prekomjerni hidraulički otpor u koljenima 
Iz upotrijebljenih metalnih limenki bit će oslobođen praktično slobodan i dovoljno učinkovit zračni kolektor. 
Klasici žanra za ekonomične vlasnike - plastične boce, koje se u izobilju pojavljuju u svakoj seoskoj kući 
Ako se u uređaju za solarni kolektor koriste tamne plastične boce, oni će puno bolje zagrijati medij za prijenos topline. 
Najdugotrajnija i materijalno zahtjevna opcija je zavojnica izrađena od aluminijske ili čelične cijevi, koja zahtijeva pažljivo savijanje i zavarivanje.
Nijansi toplinske izolacije uređaja
Da bi se spriječio gubitak toplinske energije, izolacijski materijal se montira na dno kutije. To može biti pjena ili mineralna vuna. Moderna industrija proizvodi prilično široku paletu izolacijskih materijala.
Za zagrijavanje kutije, možete upotrijebiti folije za izolaciju. Prema tome, moguće je osigurati toplinsku izolaciju i refleksiju sunčevih zraka od površine presvučene folijom.
Ako se kao izolacijski materijal upotrebljava kruta pjena ili ploča od polistirena, mogu se izrezati utori kako bi se položio sustav zavojnice ili cijevi. Uobičajeno, kolektorski apsorber se postavlja na vrh izolacije i čvrsto se fiksira na dno kućišta na način koji ovisi o materijalu koji se koristi u izradi kućišta.
Toplinska izolacija služi za smanjenje gubitka topline kroz dno kućišta. Iracionalno je proizvesti uređaj u metalnom kućištu bez toplinske izolacije (+)
Kolektor kolektora topline
To je upijajući element. To je sustav cijevi u kojima se grijaći medij zagrijava, a dijelovi, najčešće izrađeni od bakrenog lima. Najbolji materijali za proizvodnju hladnjaka su bakrene cijevi.
Domaći majstori izumili su jeftiniju opciju - spiralni izmjenjivač topline od polipropilenskih cijevi.
Zanimljivo proračunsko rješenje - apsorpcijski heliosustav fleksibilne polimerne cijevi. Za priključivanje na ulazne i izlazne uređaje primjenjuju se odgovarajući priključci, a izbor raspoloživih alata iz kojeg se može izraditi izmjenjivač topline solarnog kolektora je vrlo širok. To može biti izmjenjivač topline starog hladnjaka, polietilenske cijevi za vodu, čelični panelni radijatori itd.
Važan kriterij učinkovitosti je toplinska vodljivost materijala iz kojeg se izrađuje izmjenjivač topline.
Za vlastitu proizvodnju najbolja opcija je bakar. Ima toplinsku vodljivost od 394 W / m². Za aluminij je ovaj parametar u rasponu od 202 do 236 W / m².
Bakrene cijevi smatraju se najboljom opcijom za proizvodnju hladnjaka za toplinske performanse i otpornost na habanje
Međutim, velika razlika u parametrima toplinske vodljivosti između bakrenih i polipropilenskih cijevi uopće ne znači da će izmjenjivač topline s bakrenim cijevima proizvesti stotine puta veće količine tople vode.
Pod jednakim uvjetima, učinak izmjenjivača topline od bakrenih cijevi bit će 20% učinkovitiji od performansi metal-plastičnih opcija. Tako izmjenjivači topline izrađeni od plastičnih cijevi imaju pravo na život. Osim toga, ove opcije će koštati mnogo jeftinije.
Bez obzira na materijal cijevi, svi spojevi, zavareni i navojni, moraju biti čvrsto spojeni. Cijevi se mogu postaviti paralelno jedna prema drugoj iu obliku svitka.
Sklop tipa zavojnice smanjuje broj priključaka - to smanjuje mogućnost curenja i osigurava ujednačeniji protok rashladnog sredstva.
Vrh kutije u kojoj se nalazi izmjenjivač topline prekriven je staklom. Alternativno, možete koristiti moderne materijale, kao što je analogni akril ili monolitni polikarbonat. Prozirni materijal ne mora biti glatka, već valovita ili matirana.
U klasičnoj izvedbi, kutija s kolektorom zatvorena je kaljenim staklom, pleksiglasom, polikarbonatom ili sličnim materijalom. Obrtnici su se umjesto stakla prilagodili polietilenu
Takva obrada smanjuje reflektivnost materijala. Osim toga, ovaj materijal mora izdržati značajna mehanička opterećenja.
U industrijskom dizajnu takvih solarnih sustava koristi se posebno solarno staklo. Ovo staklo se odlikuje niskim sadržajem željeza, što osigurava manje gubitaka topline.
Spremnik ili spremnik za pohranu
Kao spremnik možete koristiti bilo koji spremnik s volumenom od 20 do 40 litara. Serija od nekoliko manjih spremnika, spojenih cijevima u nizu, stajat će. Spremnik se preporučuje za zagrijavanje, jer voda zagrijana suncem u spremniku bez izolacije brzo će izgubiti toplinsku energiju.
Zapravo, rashladna tekućina u heliosistemu grijanja treba cirkulirati bez akumulacije, jer toplinska energija dobivena od njega mora se konzumirati tijekom proizvodnog razdoblja. Akumulirajući kapacitet radije obavlja funkciju razdjelnika grijane vode i avan-komore, održavajući stabilnost tlaka u sustavu.
Spremnik u solarnim sustavima radi kao dispenzer vode i spremnik za tlak (+)
Faze sastavljanja Sunčevog sustava
Nakon izrade kolektora i pripreme svih komponenti strukturnih elemenata sustava, možete nastaviti s izravnom instalacijom.
Jedna od mogućnosti za ugradnju zavojnice od polipropilenskih cijevi s fitingom i T-om pomoći će u brzom sastavljanju solarnog kolektora (+)
Rad započinje postavljanjem avangarde, koja se u pravilu nalazi na najvišoj mogućoj točki: u potkrovlju, samostalnoj kuli, nadvožnjaku itd.
Tijekom instalacije, treba napomenuti da će nakon punjenja sustava s tekućim rashladnim sredstvom ovaj dio konstrukcije imati impresivnu težinu. Stoga biste trebali osigurati pouzdanost preklapanja ili ojačati.
Nakon instalacije, spremnici nastavljaju s instalacijom kolektora. Ovaj strukturni element sustava nalazi se na južnoj strani. Kut nagiba u odnosu na crtu horizonta trebao bi biti od 35 do 45 stupnjeva.
Nakon ugradnje svi elementi su vezani cijevima, spajajući se u jedan hidraulički sustav. Čvrstoća hidrauličkog sustava važan je kriterij na koji ovisi učinkovit rad solarnog kolektora.
Prema montažnoj shemi solarnog sustava za snabdijevanje vodom ljeti tuš, možete izgraditi strukturu za zagrijavanje vode za navodnjavanje ili za stvaranje udobnih uvjeta u hladnim večerima (+)
Za povezivanje strukturnih elemenata u jedan hidraulički sustav koriste se cijevi promjera od inča i pol inča. Manji promjer koristi se za postavljanje tlačnog dijela sustava.
Pod tlačnim dijelom sustava odnosi se na ulaz vode u odvodnu komoru i izlaz grijane rashladne tekućine u sustav grijanja i toplu vodu. Ostatak je montiran s cijevima većeg promjera.
Da bi se spriječio gubitak toplinske energije, cijevi treba pažljivo izolirati. U tu svrhu možete koristiti pjenu, bazaltnu vunu ili folijske inačice suvremenih izolacijskih materijala. Kumulativni kapacitet i avancamera također podliježu postupku izolacije.
Najjednostavnija i najpovoljnija opcija za toplinsku izolaciju spremnika je konstrukcija kutije od šperploče ili ploča oko nje. Prostor između kutije i spremnika treba napuniti izolacijskim materijalom. To može biti vuna od šljake, mješavina slame i gline, suha piljevina itd.
Solarni sustav je instaliran tako da se solarni kolektori nalaze na osvijetljenoj strani kuće ili parcele (+)
Ispitajte prije puštanja u rad
Nakon ugradnje svih elemenata sustava i izolacije dijela konstrukcija, moguće je nastaviti s punjenjem sustava tekućinom za prijenos topline. Početno punjenje sustava treba provesti kroz cijev smještenu na dnu kolektora.
To jest, punjenje se vrši od dna do vrha. Zahvaljujući takvim postupcima moguće je izbjeći moguće stvaranje zračnih čepova.
Voda ili druga tekuća rashladna tekućina ulazi u anankameru. Proces punjenja sustava završava kada voda počne istjecati iz drenažne cijevi prednje komore.
Pomoću plutajućeg ventila možete podesiti optimalnu razinu tekućine u avancam aparatu. Nakon punjenja sustava rashladnim sredstvom počinje se zagrijavati u kolektoru.
Proces povećanja temperature događa se čak iu oblačnom vremenu. Grijana rashladna tekućina počinje rasti u gornjem dijelu spremnika. Proces prirodne cirkulacije odvija se dok se temperatura rashladnog sredstva koje ulazi u radijator ne poravna s temperaturom nosača koji napušta kolektor.
Kada protok vode u hidrauličkom sustavu radi s ventilom s plovkom, koji se nalazi u kamerom. Tako će se održavati stalna razina. U tom slučaju, hladna voda koja ulazi u sustav bit će smještena u donjem dijelu spremnika. Proces miješanja tople i hladne vode praktički se ne događa.
U hidrauličkom sustavu potrebno je predvidjeti ugradnju ventila, koji će spriječiti povratnu cirkulaciju rashladnog sredstva od kolektora do spremnika. To se događa kada temperatura okoline padne ispod temperature rashladnog sredstva.
Takvi se ventili obično koriste noću i navečer.
Olovka za oči do mjesta potrošnje tople vode provodi se pomoću standardnih mješalica. Obične jednostruke slavine ne smiju se koristiti. U sunčanom vremenu temperatura vode može doseći i do 80 ° C - neprikladno je koristiti takvu vodu izravno. Таким образом, смесители позволят существенно сэкономить горячую воду.
Производительность такого солнечного водонагревателя можно повысить путем добавления дополнительных секций коллекторов. Конструкция вполне позволяет монтировать от двух до неограниченного количества штук.
Производительность гелиосистемы увеличивается путем установки большего количества солнечных коллекторов
В основе такого солнечного коллектора для отопления и горячего водоснабжения лежит принцип парникового эффекта и так называемый термосифонный эффект. Парниковый эффект используется в конструкции нагревательного элемента.
Солнечные лучи беспрепятственно проходят через прозрачный материал верхней части коллектора и преобразуются в тепловую энергию.
Тепловая энергия оказывается в замкнутом пространстве благодаря герметичности короба секции коллектора. Термосифонный эффект используется в гидравлической системе, когда нагретый теплоноситель поднимается вверх, при этом вытесняя холодный теплоноситель и заставляя его двигаться в зону нагрева.
Благодаря термосифонному эффекту в системе происходит стабильная и непрерывная естественная циркуляция теплоносителя
Производительность солнечного коллектора
Основным критерием, который влияет на производительность гелиосистем, является интенсивность солнечного излучения. Количество падающего на определенную территорию потенциально полезного солнечного излучения называется инсоляцией.
Величина инсоляции в разных точках земного шара варьируется в достаточно широких пределах. Для определения средних показателей этой величины существуют специальные таблицы. Они отображают среднюю величину солнечной инсоляции для того или иного региона.
Данные по солнечной инсоляции в определенном регионе можно получить из специальных карт и таблиц (+)
Кроме величины инсоляции на производительность системы влияет площадь и материал теплообменника. Еще одним фактором, влияющим на производительность системы, является объем накопительного бака. Оптимальная емкость бака рассчитывается, исходя из площади адсорберов коллектора.
В случае с плоским коллектором это общая площадь труб, которые находятся в коробке коллектора. Эта величина, в среднем значении, равняется 75 литрам объема бака, на один м² площади трубок коллектора. Накопительная емкость является своеобразным тепловым аккумулятором.
Цены на заводские приборы
Львиная доля финансовых затрат на сооружение подобной системы приходится на изготовление коллекторов. Это не удивительно, даже в промышленных образцах гелиосистем около 60% стоимости приходится на этот конструкционный элемент. Финансовые затраты будут зависеть от выбора того или иного материала.
Надо отметить, что подобная система не в состоянии отопить помещение, она лишь поможет сэкономить на затратах, помогая подогреть воду в системе отопления. Учитывая довольно большие затраты энергии, которые расходуются на нагрев воды, солнечный коллектор, интегрированный в систему отопления, существенно снижает подобные издержки.
Солнечный коллектор довольно просто интегрируется в систему отопления и горячего водоснабжения (+)
Для ее изготовления используются довольно простые и доступные материалы. К тому же подобная конструкция является полностью энергонезависимой и не нуждается в техническом уходе. Уход за системой сводится к периодическому осмотру и очистке стекла коллектора от загрязнений.
Дополнительная информация по организации солнечного отопления в доме представлена в этой статье.
Zaključci i koristan video na temu
Процесс изготовления элементарного солнечного коллектора:
Как собрать и ввести в эксплуатацию гелиосистему:
Естественно, самостоятельно сделанный солнечный коллектор не сможет конкурировать с промышленными моделями. Используя подручные материалы, довольно сложно добиться высокого КПД, которым обладают промышленные образцы. Но и финансовые затраты будут гораздо меньше по сравнению с приобретением готовых установок.
Тем не менее, самодельная солнечная система отопления существенно повысит уровень комфорта и сократит расходы на энергию, которая вырабатывается традиционными источниками.
Имеете опыт в сооружении солнечного коллектора? Или остались вопросы по изложенному материалу? Podijelite informacije s našim čitateljima. Možete ostaviti komentare u donjem obrascu.