Razni solarni kolektori su se već dugo pojavili na tržištu. Riječ je o uređajima koji koriste solarnu energiju za zagrijavanje vode za potrebe domaćinstva. Ali njihova visoka cijena sprečava ih da steknu popularnost među korisnicima; to je problem sa svim alternativnim izvorima energije. Na primjer, ukupni troškovi kupovine i ugradnje instalacije koja će zadovoljiti potrebe prosječne porodice iznosit će 5.000 USD. Ali postoji izlaz: solarni kolektor možete napraviti vlastitim rukama od pristupačnih materijala. Kako to implementirati, raspravljat će se u ovom materijalu.

Kako radi solarni kolektor?

Princip rada kolektora temelji se na apsorpciji (apsorpciji) toplinske energije sunca posebnim prijemnim uređajem i prijenosu na rashladnu tekućinu uz minimalne gubitke. Kao prijemnik koriste se bakrene ili staklene cijevi obojene u crno.

Uostalom, poznato je da predmeti tamne ili crne boje najbolje apsorbiraju toplinu. Rashladno sredstvo je najčešće voda, ponekad i vazduh. Po dizajnu, solarni kolektori za grijanje doma i toplu vodu su sljedećih tipova:

• zrak;
• water flat;
• vodeni vakuum.

Između ostalog, zračni solarni kolektor odlikuje se jednostavnošću dizajna i, shodno tome, najnižom cijenom. To je panel - prijemnik solarnog zračenja od metala, zatvoren u zatvorenom kućištu. Za bolji prijenos topline, čelični lim je opremljen rebrima sa stražnje strane i položen na dno s toplinskom izolacijom. Ispred je ugrađeno prozirno staklo, a sa strane kućišta su otvori sa prirubnicama za spajanje vazdušnih kanala ili drugih panela, kao što je prikazano na dijagramu:

Zrak koji ulazi kroz otvor s jedne strane prolazi između čeličnih rebara i, primivši toplinu od njih, izlazi s druge strane.

Mora se reći da ugradnja solarnih kolektora sa grijanjem zraka ima svoje karakteristike. Zbog niske efikasnosti, nekoliko sličnih panela spojenih u bateriju mora se koristiti za grijanje prostorija. Osim toga, svakako će vam trebati ventilator, jer se zagrijani zrak iz kolektora koji se nalaze na krovu neće sam od sebe spustiti. Šematski dijagram vazdušnog sistema prikazan je ispod na slici:

Jednostavan uređaj i princip rada omogućavaju vam da vlastitim rukama napravite razdjelnike zračnog tipa. Ali trebat će vam puno materijala za nekoliko kolektora, a uz njihovu pomoć i dalje nećete moći zagrijati vodu. Iz tih razloga, domaći majstori radije rade s bojlerima.

Dizajn ravnog kolektora

Za samoproizvodnju su od najvećeg interesa ravni solarni kolektori za grijanje vode. Kućište od metala ili legure aluminija pravokutnog oblika sadrži prijemnik topline - ploču s utisnutom bakrenom cijevi. Prijemnik je izrađen od aluminijuma ili bakra presvučen crnim apsorpcionim slojem. Kao iu prethodnoj verziji, dno ploče je odvojeno od dna slojem toplinski izolacijskog materijala, a ulogu poklopca ima izdržljivo staklo ili polikarbonat. Slika ispod prikazuje strukturu solarnog kolektora:

Crna ploča apsorbira toplinu i prenosi je na rashladnu tekućinu koja se kreće kroz cijevi (voda ili antifriz). Staklo obavlja 2 funkcije: prenosi sunčevo zračenje na izmjenjivač topline i služi kao zaštita od padavina i vjetra, koji smanjuju performanse grijača. Svi priključci su napravljeni hermetički tako da prašina ne uđe unutra i staklo ne izgubi svoju prozirnost. Opet, toplina sunčevih zraka ne bi trebala biti ventilirana vanjskim zrakom kroz pukotine. Efikasan rad solarnog kolektora ovisi o tome.

Ova vrsta je najpopularnija među kupcima zbog optimalnog omjera cijene i kvalitete, a među domaćim majstorima zbog relativno jednostavnog dizajna. Ali takav kolektor se može koristiti za grijanje samo u južnim krajevima kako temperatura vanjske zrake pada, njegove performanse značajno opadaju zbog velikih gubitaka topline kroz kućište.

Vakumski razvodnik

Druga vrsta solarnih bojlera za vodu proizvedena je uz pomoć modernih tehnologija i naprednih tehničkih rješenja, te stoga spada u kategoriju visoke cijene. U kolektoru su implementirana dva takva rješenja:

• toplinska izolacija pomoću vakuuma;
• koristeći energiju isparavanja i kondenzacije supstance koja ključa na niskoj temperaturi.

Idealna opcija za zaštitu apsorbera kolektora od gubitka toplote je zatvaranje u vakuum. Bakarna cijev napunjena rashladnim sredstvom i prekrivena upijajućim slojem stavlja se u bocu od izdržljivog stakla, a zrak iz prostora između njih se ispumpava. Krajevi bakrene cijevi uklapaju se u cijev kroz koju teče rashladna tekućina. Šta se dešava: rashladno sredstvo ključa pod uticajem sunčeve svetlosti i pretvara se u paru, diže se u cev i, od kontakta sa rashladnom tečnošću kroz tanki zid, ponovo se pretvara u tečnost. Radni dijagram kolektora je prikazan u nastavku:

Trik je u tome što u procesu pretvaranja u paru tvar apsorbira mnogo više toplinske energije nego pri normalnom zagrijavanju. Specifična toplota isparavanja bilo koje tečnosti je veća od njenog specifičnog toplotnog kapaciteta, pa su stoga vakuumski solarni kolektori veoma efikasni. Kondenzirajući u cijevi s tekućim rashladnim sredstvom, rashladno sredstvo prenosi svu toplinu na njega, a sam teče prema dolje za novi dio sunčeve energije.

Zahvaljujući svom dizajnu, vakuumski grijači se ne boje niskih temperatura i ostaju u funkciji čak i na hladnoći, te se stoga mogu koristiti u sjevernim regijama. Intenzitet zagrijavanja vode u ovom slučaju je manji nego ljeti, jer zimi manje sunčeve topline dopire do tla, a oblaci često smetaju. Jasno je da je kod kuće napraviti staklenu bocu s evakuiranim zrakom jednostavno nerealno.

Bilješka. Postoje vakuumske cijevi za kolektor koje se direktno pune rashladnom tekućinom. Njihov nedostatak je serijski priključak, ako jedna sijalica pokvari, morat će se zamijeniti cijeli bojler.

Kako napraviti solarni kolektor?

Prije nego što počnete s radom, trebali biste odlučiti o dimenzijama budućeg uređaja za grijanje vode. Nije lako precizno izračunati površinu izmjene topline, mnogo ovisi o intenzitetu sunčevog zračenja u datoj regiji, lokaciji kuće, materijalu kruga grijanja i tako dalje. Ispravno bi bilo reći da što je veći termalni kolektor, to bolje. Međutim, njegova veličina je vjerovatno ograničena mjestom na kojem se planira instalirati. To znači da moramo krenuti od područja ovog mjesta.

Najlakši način za izradu tijela je od drveta, postavljanjem sloja pjene ili mineralne vune na dno. U tu svrhu je zgodno koristiti i krila starih drvenih prozora, gdje je sačuvano barem jedno staklo. Izbor materijala za prijemnik topline je neočekivano širok, što majstori ne koriste za sastavljanje kolektora. Evo liste popularnih opcija:

• bakrene cijevi tankih stijenki;
• razne polimerne cijevi s tankim zidovima, po mogućnosti crne. Polietilenska PEX cijev za vodovod radi dobro;
• aluminijumske cevi. Istina, njihovo povezivanje je teže od bakrenih;
• čelični panelni radijatori;
• crno baštensko crevo.

Bilješka. Pored navedenih, postoji mnogo egzotičnih verzija. Na primjer, solarni kolektor zraka napravljen od limenki piva ili plastičnih boca. Takvi prototipovi odlikuju se svojom originalnošću, ali zahtijevaju značajno ulaganje rada sa sumnjivim povratom.

Metalni lim koji pokriva cijelo područje budućeg grijača mora se postaviti u sastavljeno drveno kućište ili staro prozorsko krilo s pričvršćenim dnom i položenom izolacijom. Dobro je ako možete pronaći lim od aluminija, ali će i tanak čelik. Mora biti obojen crnom bojom, a zatim se cijevi moraju postaviti u obliku zavojnice.

Bez sumnje, kolektor za grijanje vode je najbolje napravljen od bakrenih cijevi i trajat će dugi niz godina izveo van.

Budući da se radi o ravnom, a ne o vakuumskom kolektoru, apsorber topline mora biti prekriven odozgo prozirnom strukturom - staklom ili polikarbonatom. Potonji je lakši za obradu i pouzdaniji u radu, neće se slomiti od udara grada.

Nakon montaže, solarni kolektor se mora postaviti na svoje mjesto i spojiti na spremnik vode. Kada uslovi ugradnje dozvoljavaju, moguće je organizovati prirodnu cirkulaciju vode između rezervoara i grejača, u suprotnom je u sistem uključena cirkulaciona pumpa.

Zaključak

Grijanje vašeg doma pomoću DIY solarnih kolektora je atraktivna perspektiva za mnoge vlasnike kuća. Za stanovnike južnih regija ova opcija je pristupačnija, oni samo moraju napuniti sistem antifrizom i pravilno izolirati tijelo. Na sjeveru će domaći kolektor pomoći u zagrijavanju vode za potrebe domaćinstva, ali neće biti dovoljan za grijanje kuće. Hladnoća i kratki dnevni sati čine svoje.

Alternativni izvori obnovljive energije su izuzetno popularni. U nekim zemljama EU, autonomno snabdijevanje grijanjem pokriva više od 50% energetskih potreba. U Ruskoj Federaciji solarni kolektori još nisu postali široko rasprostranjeni. Jedan od glavnih razloga: visoka cijena opreme. Za solarnu ploču domaćeg proizvođača morat ćete platiti najmanje 16-20 hiljada rubalja. Proizvodi europskih marki koštat će još više, počevši od 40-45 hiljada rubalja.

Izrada solarnog kolektora vlastitim rukama bit će barem upola jeftinija. Domaći solarni kolektor će osigurati dovoljno topline za zagrijavanje vode za tuširanje za 3-4 osobe. Za njegovu izradu trebat će vam građevinski alat, domišljatost i dostupni materijali.

Od čega se može napraviti solarni sistem?

Prvo morate razumjeti koji princip rada koristi solarni bojler. Unutrašnja struktura bloka sadrži sljedeće komponente:

• okvir;
• apsorber;
• izmjenjivač topline unutar kojeg će cirkulirati rashladna tekućina;
• reflektori za fokusiranje sunčevih zraka.

Fabrički solarni kolektor za grijanje vode radi na sljedeći način:

• Apsorpcija topline - sunčeve zrake prolaze kroz staklo koje se nalazi na vrhu tijela ili kroz vakuumske cijevi. Unutrašnji upijajući sloj u kontaktu sa izmenjivačem toplote je obojen selektivnom bojom. Kada sunčeva svjetlost udari u apsorber, oslobađa se velika količina topline koja se skuplja i koristi za zagrijavanje vode.
• Prijenos topline - apsorber se nalazi u bliskom kontaktu sa izmjenjivačem topline. Toplota akumulirana u apsorberu i prenesena na izmjenjivač topline zagrijava tekućinu koja se kreće kroz cijevi do zavojnice unutar spremnika topline. Cirkulacija vode u bojleru vrši se prisilnim ili prirodnim putem.
• PTV - koriste se dva principa zagrevanja tople vode:
  1. Direktno grijanje - topla voda se nakon zagrijavanja jednostavno ispušta u termoizoliranu posudu. U monoblok solarnom sistemu, obična voda za domaćinstvo se koristi kao rashladno sredstvo.
  2. Druga opcija je obezbjeđivanje tople vode pomoću pasivnog bojlera na principu indirektnog grijanja. Rashladno sredstvo (često antifriz) se pod pritiskom šalje u izmjenjivač topline solarnog kolektora. Nakon zagrijavanja, zagrijana tekućina se dovodi u spremnik za skladištenje, unutar kojeg je izgrađen kalem (koji igra ulogu grijaćeg elementa), okružen vodom za sistem opskrbe toplom vodom.
     Rashladno sredstvo zagrijava zavojnicu, prenoseći toplinu na vodu u posudi. Kada se slavina otvori, zagrijana voda iz spremnika topline teče do mjesta za sakupljanje vode. Posebnost solarnog sistema sa indirektnim grijanjem je njegova sposobnost da radi tokom cijele godine.

Princip rada koji se koristi u skupim fabrički napravljenim solarnim sistemima kopira se i ponavlja u uradi sam kolektorima.

Radni dizajn solarnih bojlera ima sličnu strukturu. Izrađuju se samo od otpadnog materijala. Postoje šeme za proizvodnju kolektora od:

• polikarbonat;
• vakuumske cijevi;
• PET boce;
• Pivske limenke;
• hladnjak za hladnjak;
• bakrene cijevi;
• HDPE i PVC cijevi.

Sudeći po dijagramima, moderni "Kulibini" preferiraju domaće sisteme sa prirodnom cirkulacijom, tipa termosifona. Posebnost rješenja je u tome što se spremnik nalazi na gornjoj tački sistema za dovod tople vode. Voda gravitacijom cirkuliše kroz sistem i isporučuje se potrošaču.

Polikarbonatni razdjelnik

Izrađuju se od pločastih ploča sa dobrim termoizolacijskim svojstvima. Debljina lima od 4 do 30 mm. Izbor debljine polikarbonata ovisi o potrebnom prijenosu topline. Što je lim i ćelije u njemu deblji, instalacija može zagrijati više vode.

Da biste sami napravili solarni sistem, posebno domaći solarni bojler od polikarbonata, trebat će vam sljedeći materijali:

• dvije šipke s navojem;
• propilenski uglovi, okovi moraju imati vanjski navojni priključak;
• PVC plastične cijevi: 2 kom, dužine 1,5 m, prečnika 32;
• 2 utikača.

Cijevi su položene paralelno sa kućištem. Priključite na dovod tople vode preko zapornih ventila. Uz cijev se pravi tanak rez u koji se može umetnuti list polikarbonata. Zahvaljujući termosifonskom principu, voda će samostalno teći u žljebove (ćelije) lima, zagrijavati se i odlaziti u spremnik koji se nalazi na vrhu cijelog sustava grijanja. Za brtvljenje i fiksiranje listova umetnutih u cijev koristi se silikon otporan na toplinu.

Kako bi se povećala toplinska učinkovitost kolektora od staničnog polikarbonata, lim je premazan bilo kojom selektivnom bojom. Zagrijavanje vode nakon nanošenja selektivnog premaza ubrzava se otprilike dva puta.

Razdjelnik vakuumske cijevi

U ovom slučaju neće se moći snaći samo improviziranim sredstvima. Da biste napravili solarni kolektor, morate kupiti vakumske cijevi. Prodaju ih kompanije koje se bave održavanjem solarnih sistema i direktno proizvođači solarnih bojlera.

Za samostalnu proizvodnju, bolje je odabrati tikvice s perjanim šipkama i toplinskim kanalom. Cijevi se lakše postavljaju i mijenjaju ako je potrebno.

Također morate kupiti blok koncentratora za vakuumski solarni kolektor. Prilikom odabira obratite pažnju na performanse čvora (određene brojem slušalica koje se mogu istovremeno povezati na uređaj). Okvir se izrađuje samostalno sklapanjem drvenog okvira. Uštede pri proizvodnji kod kuće, uzimajući u obzir kupovinu gotovih vakuumskih cijevi, bit će najmanje 50%.

Solarni sistem napravljen od plastičnih boca

Za pripremu će vam trebati oko 30 kom. PET boce. Prilikom sastavljanja pogodnije je koristiti posude iste veličine, 1 ili 1,5 litara. U pripremnoj fazi, etikete se uklanjaju s boca i površina se temeljito ispere. Osim plastičnih posuda, trebat će vam i sljedeće:

• 12 m crijeva za zalijevanje biljaka, prečnika 20 mm;
• 8 T-adaptera;
• 2 koljena;
• rola teflonske folije;
• 2 kuglasta ventila.

Prilikom izrade solarnih kolektora od plastičnih boca, na dnu postolja se napravi rupa jednaka promjeru vrata u koju se ubacuje gumeno crijevo ili PVC cijev. Kolektor je sastavljen u 5 redova po 6 boca na svakoj liniji.

Po vedrom danu, u roku od 15 minuta. voda će se zagrijati do temperature od 45°C. S obzirom na visoke performanse, ima smisla spojiti solarni bojler napravljen od plastičnih boca na spremnik od 200 litara. Potonji je dobro izoliran kako bi se spriječio gubitak topline.

Aluminijumski sakupljač pivskih limenki

Aluminijum ima dobre termičke karakteristike. Nije iznenađujuće što se metal koristi za izradu radijatora za grijanje.

Aluminijske limenke se mogu koristiti u proizvodnji domaćih solarnih sistema. Limenke od kalaja ili bilo kojeg drugog metala nisu pogodne za proizvodnju.

Za jedan solarni panel bit će potrebne sljedeće komponente:

• tegle, oko 15 kom. po redu, tijelo ima 10-15 redova;
• izmjenjivač topline - koristi se kolektor napravljen od gumenog crijeva ili plastičnih cijevi;
• ljepilo za lijepljenje limenki;
• selektivna boja.

Površina limenki je tamno obojena. Kutija je prekrivena debelim staklom ili polikarbonatom.

Za grijanje zraka često se pravi solarni kolektor od aluminijskih limenki. Kada se koristi vodeno rashladno sredstvo, smanjuje se toplinska učinkovitost uređaja.

Solarni sistem iz frižidera

Još jedno popularno rješenje koje zahtijeva minimalno vrijeme i novac. Solarni kolektor je napravljen od radijatora starog frižidera. Zavojnica je već obojena u crno. Dovoljno je samo postaviti rešetku u drveno kućište sa izolacijom i spojiti je na dovod tople vode pomoću lemljenja.

Postoji mogućnost izrade klima uređaja od kondenzatora. Da biste to učinili, nekoliko radijatora je povezano u jednu mrežu. Ukoliko je moguće jeftino kupiti oko 8 kom. kondenzatora, proizvodnja kolektora je sasvim moguća.

Bakarni cijevni kolektor

Bakar ima dobra termička svojstva. U proizvodnji bakrenog solarnog kolektora koristi se sljedeće:

• cijevi prečnika 1 1/4", koje se koriste za ugradnju sistema grijanja i tople vode;
• 1/4" cijevi koje se koriste u sistemima klimatizacije;
• plinski plamenik;
• lem i fluks.

Tijelo rešetke hladnjaka sastavljeno je od bakrenih cijevi velikog promjera. U površinu se izbuše rupe od 1/4". U nastale žljebove se ubacuju cijevi odgovarajućeg prečnika. Radijator je prekriven staklom ili polikarbonatom. Bakar je farban selektivnom bojom.

Solarni bojler od HDPE cijevi i PVC crijeva

U proizvodnji solarnih sistema koristi se gotovo svaki raspoloživi materijal. Postoje rješenja koja vam omogućuju da napravite kolektor od valovitog crijeva, gumenog crijeva koje se koristi za zalijevanje biljaka.

Solarni sistemi se ne izrađuju od metalno-plastičnih cijevi zbog gumenih zaptivki fitinga, koji ne mogu izdržati jaku toplinu. Uz intenzivno sunčevo zračenje, zagrijavanje u kolektoru dostiže 300°C. Ako se pregrije, zaptivke će sigurno procuriti.

Moguća je izrada solarnog kolektora od valovite nehrđajuće cijevi. Popularnost rješenja je zbog brzine i jednostavnosti instalacije. Valovita cijev od nehrđajućeg čelika polaže se u prstenove ili zmije. Nedostatak je relativno visoka cijena nehrđajuće valovite cijevi.

Unatoč gore opisanim postojećim opcijama, solarni kolektori od propilena i HDPE cijevi ostaju najpopularniji. Svaka opcija ima svoje prednosti:

• Solarni kolektor od HDPE cijevi- za izradu odaberite materijal koji je otporan na toplinu. Prodaje se veliki broj okova kako bi se olakšala montaža radijatora za skladištenje topline. Cijevi od polietilena niske gustine su u početku crne ili tamno plave boje, tako da ne zahtijevaju farbanje.
• Solarni kolektor od PVC cijevi- popularnost rješenja leži u jednostavnosti ugradnje konstrukcije, koja se izvodi lemljenjem. Prisutnost velikog broja uglova, trojnica, američkih ženskih i drugih okova olakšava proces montaže. Koristeći lemljenje, možete stvoriti kolektorski izmjenjivač topline bilo koje konfiguracije.

Izrada solarnog kolektora tople vode od PEX cijevi:

Sve opisane cijevi koriste se s različitom učinkovitošću kao jezgro u proizvodnji domaćeg solarnog kolektora od plastičnih boca i aluminijskih limenki.

Kako napraviti selektivni premaz

Visoko efikasan kolektor ima visok stepen apsorpcije sunčeve energije. Zrake udaraju u tamnu površinu, a zatim je zagrijavaju. Što se manje zračenja odbija od apsorbera solarnog kolektora, to više toplote ostaje u solarnom sistemu.

Da bi se osigurala dovoljna akumulacija topline, potrebno je napraviti selektivni premaz. Postoji nekoliko opcija proizvodnje:

• Domaći selektivni kolektorski premaz- koristite sve crne boje koje ostavljaju mat površinu nakon sušenja. Postoje rješenja kada se kao upijač kolektora koristi neprozirna tamna uljanica. Crni emajl se nanosi na cijevi izmjenjivača topline, površine limenki i boca, sa mat efektom.
• Specijalni upijajući premazi- možete ići drugim putem kupovinom posebne selektivne boje za kolektora. Selektivne boje i lakovi sadrže polimerne plastifikatore i aditive koji obezbeđuju dobro prianjanje, otpornost na toplotu i visok stepen apsorpcije sunčeve svetlosti.

Solarni sistemi koji se koriste isključivo za grijanje vode ljeti mogu lako proći farbanjem apsorbera u crno običnom bojom. Domaći solarni kolektori za grijanje kuće zimi moraju imati visokokvalitetni selektivni premaz. Ne možete štedjeti na farbi.

Domaći ili fabrički solarni sistem - koji je bolji?

Nerealno je napraviti solarni kolektor kod kuće koji se po tehničkim karakteristikama i performansama može usporediti s fabričkim proizvodima. S druge strane, ako jednostavno trebate osigurati dovoljno vode za ljetno tuširanje, solarna energija će biti dovoljna za rad jednostavnog domaćeg bojlera.

Što se tiče kolektora tečnosti koji rade zimi, čak ni svi fabrički solarni sistemi ne mogu raditi na niskim temperaturama. Celogodišnji sistemi su najčešće uređaji sa vakumskim toplotnim cevima, povećane efikasnosti, sposobni da rade na temperaturama od –50°C.

Fabrički solarni kolektori često su opremljeni rotirajućim mehanizmom koji automatski podešava ugao nagiba i smer panela prema kardinalnim tačkama, u zavisnosti od lokacije Sunca.

Efikasan solarni bojler je onaj koji u potpunosti ispunjava svoju namjenu. Za grijanje vode za 2-3 osobe ljeti možete se snaći s običnim solarnim kolektorom, napravljenim vlastitim rukama od improviziranih materijala. Za grijanje zimi, uprkos početnim troškovima, bolje je ugraditi fabrički solarni sistem.

Video kurs o izradi panelnog solarnog bojlera

Koncept energetski efikasnog doma uključuje stvaranje, implementaciju i rad obnovljivih izvora energije. Sve su češći solarni kolektori uradi sam, koji su ne tako davno bili izuzetno rijetki.

Stalno usavršavanje solarnih sistema i značajan pad cijena istih doveli su do njihovog još većeg pojavljivanja u svakodnevnom životu. Trošak fabričkih modela danas je uporediv sa troškovima potrebnim za ugradnju klasičnog sistema grijanja. Međutim, svako može samostalno da uradi ovu tehnologiju.

Princip rada solarnog kolektora

Da bismo ukratko opisali princip rada kolektora, potrebno je uhvatiti solarnu toplinsku energiju. Nakon toga se koncentriše i koristi od strane ljudi.

Kolektorski sistem se sastoji od sljedećih komponenti:

• Termalni akumulator (obična posuda za tečnost)
• Krug za izmjenu topline
• Direktno sakupljač

Kroz kolektor cirkuliše tečno ili gasovito rashladno sredstvo. Rezultirajuća energija ga zagrijava i, kroz montirani spremnik za skladištenje, prenosi toplinu na vodu.

Zagrijana tečnost se čuva u rezervoaru dok se ne iskoristi. Opseg njegove primjene je vrlo širok - od običnih potreba domaćinstva do grijanja doma. Kako bi se spriječilo brzo hlađenje vode, potrebno je pravilno izolirati posudu.

Cirkulacija vode u kolektoru se vrši na jedan od dva načina: ili prisilno. U spremnik se može ugraditi dodatni element koji zagrijava tekućinu, koji će se uključiti kada se dosegnu niske temperature okoline i održavati temperaturu vode, na primjer, zimi, kada je kratkodnevni solsticij.

Uvodni video o dizajnu bojlera

Vrste solarnih kolektora

Kada planirate instalirati solarni kolektor vlastitim rukama u kuću, morate odlučiti o vrsti dizajna:

Modeli u kojima je zrak rashladna tekućina koriste se izuzetno rijetko. To je zbog svojstava tekućine - provodi toplinu mnogo bolje od plina. Kolektori zraka se često prave ravnih oblika tako da se zrak, u kontaktu sa apsorpcionim uređajem, prirodno zagrijava.

dijagram solarnog kolektora zraka

Vakumski solarni kolektori

Vakumski modeli su najkompleksniji. Umjesto kutije koja je prekrivena staklom, koristi se velike staklene cijevi. Unutar njih se nalaze cijevi manjeg promjera, koje sadrže apsorber koji prikuplja toplinsku energiju. Između cijevi postoji vakuum, djeluje kao toplotni izolator.

Plosnati solarni kolektori

Najčešći je ravni solarni kolektor, unutar kojeg se nalazi poseban upijajući sloj smješten u staklenoj kutiji. Povezan je sa cijevima kroz koje se kreće rashladna tekućina (obično propilen glikol).

dijagram ravnog solarnog kolektora

Ali kada se odlučite za izradu solarnog kolektora vlastitim rukama, morate shvatiti da je nemoguće napraviti tako složene uređaje, slične industrijskim. Osim toga, njihova efikasnost će biti znatno manja, životni vijek će biti kraći, ali i njihova materijalna ulaganja.

Strukturni crteži

Hajde da počnemo

Prije izgradnje solarnog kolektora potrebno je napraviti odgovarajuće proračune i odrediti koliko energije treba proizvesti. Ali ne treba očekivati ​​visoku efikasnost od domaće instalacije. Nakon što ste utvrdili da će toga biti dovoljno, možete početi.

Rad se može podijeliti u nekoliko glavnih faza:

1. Napravite kutiju
2. Napravite radijator ili izmjenjivač topline
3. Napravite prednju kameru i uređaj za skladištenje
4. Sastavite kolektor

Da biste vlastitim rukama napravili kutiju za solarni kolektor, trebali biste pripremiti obrubljenu ploču debljine 25-35 mm i širine 100-130 mm. Njegovo dno treba biti izrađeno od tekstolita, opremljeno rebrima. Također bi trebao biti dobro izoliran polistirenskom pjenom (ali prednost se daje mineralnoj vuni), prekriven pocinčanim limom.

Nakon što ste pripremili kutiju, vrijeme je da napravite izmjenjivač topline. Trebali biste slijediti upute:

1. Potrebno je pripremiti 15 tankih metalnih cijevi dužine 160 cm i dvije inčne cijevi dužine 70 cm
2. U obje zadebljale cijevi izbušene su rupe prečnika manjih cijevi u koje će se ugrađivati. U tom slučaju morate osigurati da su koaksijalni s jedne strane, maksimalni korak između njih je 4,5 cm
3. Sljedeća faza je da sve cijevi moraju biti sastavljene u jednu strukturu i sigurno zavarene
4. Izmjenjivač topline se montira na pocinčani lim (prethodno pričvršćen na kutiju) i fiksira čeličnim stezaljkama (mogu se napraviti metalne stezaljke)
5. Preporučljivo je obojiti dno kutije u tamnu boju (na primjer, crnu) - bolje će apsorbirati sunčevu toplinu, ali kako bi se smanjio gubitak topline, vanjski elementi su obojeni u bijelo
6. Da biste dovršili instalaciju kolektora, potrebno je postaviti pokrivno staklo u blizini zidova, ne zaboravljajući pritom na pouzdano brtvljenje spojeva
7. Između cijevi i stakla ostavljen je razmak od 10-12 mm

Ostaje samo da se izgradi rezervoar ispod solarnog kolektora. Njegovu ulogu može odigrati zatvorena posuda, čija zapremina varira oko 150-400 l. Ako ne možete pronaći jednu takvu bačvu, možete zavariti nekoliko malih.

Kao i kolektor, rezervoar za skladištenje je temeljno izolovan od gubitka toplote. Ostaje samo da se napravi predkomora - mala posuda zapremine 35-40 litara. Mora biti opremljen uređajem za padanje vode (okretnim ventilom).

Ostaje najodgovornija i najvažnija faza - sastaviti kolektor zajedno. Možete to učiniti na sljedeći način:

1. Prvo morate instalirati prednju kameru i skladište. Potrebno je osigurati da nivo tekućine u potonjem bude 0,8 m niži nego u prednjoj komori. Budući da se u takvim uređajima može nakupiti puno vode, potrebno je razmisliti o tome kako će se oni pouzdano isključiti
2. Kolektor je postavljen na krovu kuće. Na osnovu prakse, preporučuje se to učiniti na južnoj strani, naginjući instalaciju pod uglom od 35-40 stepeni u odnosu na horizontalu
3. Ali morate uzeti u obzir da udaljenost između spremnika i izmjenjivača topline ne smije biti veća od 0,5-0,7 m, inače će gubici biti previše značajni
4. Na kraju treba dobiti sljedeći redoslijed: prednja kamera mora biti smještena iznad pogona, potonja - iznad kolektora

Predstoji najvažnija faza - potrebno je spojiti sve komponente zajedno i spojiti vodovodnu mrežu na gotov sistem. Da biste to učinili, morat ćete posjetiti vodovodnu trgovinu i kupiti potrebne armature, adaptere, utičnice i druge zaporne ventile. Preporučljivo je spajanje visokotlačnih dijelova cijevi promjera 0,5 inča, niskog pritiska prečnika 1 inča.

Puštanje u rad se vrši na sledeći način:

1. Jedinica se puni vodom kroz donji drenažni otvor
2. Prednja komora je povezana i nivoi tečnosti su podešeni
3. Potrebno je proći duž sistema i provjeriti da nema curenja
4. Sve je spremno za svakodnevnu upotrebu

Solarni kolektor iz hladnjaka

Solarni kolektor možete napraviti vlastitim rukama od običnog namotaja uzetog iz starog frižidera. Za rad je potrebno pripremiti:

1. Direktno zavojiti
2. Letvice i folija za okvir
3. Bačva ili rezervoar za vodu
4. Rubber mat
5. Zaporni ventili (ventili, cijevi, itd.)
6. Staklo

Nakon pranja zavojnice freona, morate srušiti okvir stalka oko njega. Njegove točne dimenzije ovisit će o veličini radne jedinice koja je izvađena iz hladnjaka. Tepih se mora prilagoditi letvicama, među kojima se kalem mora slobodno postaviti.

Na gumenu prostirku (donji dio okvira) postavlja se sloj folije. Zatim se zavojnica fiksira pomoću vijčanih stezaljki. U zidovima se prave rupe kroz koje će cijevi prolaziti. Produktivnost se može povećati brtvljenjem spojeva brtvilom.

Dno je također ojačano letvicama. Staklo se montira na vrh i pričvršćuje trakom. Kako biste izbjegli brigu, možete izrezati nekoliko aluminijskih ploča i od njih napraviti stezaljke.

Video o tehničkom dizajnu i testiranju solarnog kolektora:

U pritvoru

Struktura poput solarnog kolektora "uradi sam" može značajno povećati razinu udobnosti u seoskoj kući ili seoskoj kući. Iako beznačajan, smanjuje troškove utrošene energije proizvedene klasičnim izvorima energije.

Oduvijek je bio san koristiti solarnu energiju za domaće potrebe. Ova ideja se posebno hitno počela razvijati u posljednjih pedesetak godina, kada su se pojavili novi materijali koji su omogućili izgradnju prilično učinkovitih konstrukcija. Pojavili su se i alati koji se mogu koristiti za izradu složenih tehnoloških konstrukcija kod kuće.

Ideja zagrijavanja vode uz pomoć sunca implementirana je u antičko doba. Obične bačve izložene suncu ili hladovini apsorbovale su toplotni tok iz okoline određeno vreme. Temperatura tečnosti se povećavala sa povećanjem intenziteta sunčevog zračenja.

Sedamdesetih i osamdesetih godina 19. veka, Joseph Stefan i Ludwig Boltzmann otkrili su zakon toplotnog zračenja. Izveli su proračunske formule na osnovu kojih se određuje toplotni tok primljen od Sunca na površinu Zemlje. Za objekte koji se nalaze na Zemlji, koristite sljedeću formulu:

Gdje σ = 5,670367·10 -4, W/(m 2 ·K 4) ​​– Stefan-Boltzmannova konstanta;

F – površina apsorpcije toplote, m2;

C 2 – stepen emisivnosti površine percepcije toplote;

T 1 je temperatura toplotnog emitera za površinu Sunca je opšte prihvaćeno da je T 1 = 6000 K;

T 2 – temperatura hladnjaka – to je površina zagrijana sunčevim zračenjem, (T 2 = t 2 + 273), K;

gdje je t 2 temperatura hladnjaka (tijela na Zemlji), °C;

ϕ – ugao upada sunčevih zraka, °.

Šta je kolektor i namena solarnih kolektora

Solarni kolektor je uređaj koji prikuplja energiju zračenja, a zatim akumuliranu toplinu prenosi potrošačima. U praksi se koristi još jedan termin - solarni kolektor.

Prema namjeni, solarne instalacije (solarne instalacije) dijele se na:

• solarni koncentratori su uređaji koji prikupljaju sunčevu energiju u uski tok. Koriste se za topljenje metala. U NPO Physics-Sun Institute (Taškent) razvijene su i proizvedene peći za topljenje u kojima su postizane temperature veće od 5000...5500 °C;
• solarni paneli – uređaji za pretvaranje sunčevog zračenja u električnu energiju;
• solarna desalinizacija - strojevi dizajnirani za proizvodnju slatke vode iz vode s visokim sadržajem mineralnih soli;
• solarne sušare su termalni uređaji koji pomoću sunčeve energije uklanjaju vlagu iz povrća i voća;
• solarni grijači (zračni solarni kolektor) – instalacije za prijenos toplotnog toka od infracrvenog zračenja na rashladne tekućine.

Kako radi solarni kolektor?

Osim vidljive svjetlosti, sunčevo zračenje ima i nevidljivi infracrveni spektar. On je taj koji prenosi toplotnu energiju. Na osnovu istraživanja utvrđeno je da u umjerenoj klimatskoj zoni intenzitet toplotnog zračenja u podne dostiže više od 5 kW/m2. Na sl. Slika 1 prikazuje zavisnost ukupne insolacije za 48° sjeverne geografske širine.

Rice. 1 Ukupna insolacija sunčevog zračenja za različite periode umjerenog pojasa Evrope

Hrana za razmisljanje! Toplotno zračenje se deli na: direktno i difuzno. Stoga se čak i po oblačnom danu osjeća protok sunčeve topline. Iz prikazane ilustracije jasno je da količina ulazne topline u ljetnom i zimskom periodu ima značajne razlike. Stoga se prilikom projektovanja uređaja uzima u obzir moguća efikasnost, uzimajući u obzir troškove.

Šematski dijagram solarnog kolektora prikazan je na sl. 2. Sunčevo zračenje ulazi u kolektor kroz prozirnu ogradu. Prijemni panel, obojen u crno, upija toplinu. Kao rezultat, crno tijelo se zagrijava. Naredni proces prijenosa topline odvija se konvekcijom. Toplota se sa zagrijanog zida prenosi na tok tečnosti (gasa) koji se kreće kroz cjevovode. Pokretni medij se zagrijava.

Pažnja! Kako bi se spriječili gubici topline, kućište kolektora je toplinski izolirano. Pošto se toplota primljena unutra koristi za zagrevanje toka, intenzitet reflektovanog zračenja od panela koji prima zračenje je nizak.

Poskupljenje tradicionalnih izvora energije potiče vlasnike privatnih kuća da traže alternativne opcije za grijanje svojih domova i grijanje vode. Slažem se, finansijska komponenta pitanja će igrati važnu ulogu pri odabiru sistema grijanja.

Jedna od najperspektivnijih metoda opskrbe energijom je konverzija sunčevog zračenja. U tu svrhu koriste se solarni sistemi. Razumijevanje principa njihovog dizajna i mehanizma rada, izrada solarnog kolektora za grijanje vlastitim rukama neće biti teško.

Reći ćemo vam o karakteristikama dizajna solarnih sistema, ponuditi jednostavan dijagram montaže i opisati materijale koji se mogu koristiti. Faze rada popraćene su vizualnim fotografijama, materijal je dopunjen video zapisima o stvaranju i puštanju u rad domaćeg kolekcionara.

Savremeni solarni sistemi su jedan od izvora toplote. Koriste se kao pomoćna oprema za grijanje koja pretvara sunčevo zračenje u energiju korisnu vlasnicima kuća.

Oni su u stanju da u potpunosti obezbede snabdevanje toplom vodom i grejanje tokom hladne sezone samo u južnim regionima. I to samo ako zauzimaju dovoljno veliko područje i postavljene su na otvorenim područjima koja nisu zasjenjena drvećem.

Unatoč velikom broju varijanti, njihov princip rada je isti. Bilo koji je krug sa sekvencijalnim rasporedom uređaja koji opskrbljuju toplinsku energiju i prenose je potrošaču.

Glavni radni elementi su solarni kolektori. Tehnologija na fotografskim pločama je nešto složenija od one kod cjevastog kolektora.

U ovom članku ćemo pogledati drugu opciju – sistem solarnih kolektora.

Solarni kolektori i dalje služe kao pomoćni dobavljači energije. Opasno je potpuno prebaciti grijanje doma na solarni sistem zbog nemogućnosti predviđanja jasnog broja sunčanih dana

Kolektori su sistem cijevi koje su serijski spojene na izlazne i ulazne vodove ili su postavljene u obliku zavojnice. Procesna voda, protok zraka ili mješavina vode i neke vrste tekućine koja se ne smrzava cirkulira kroz cijevi.

Cirkulaciju podstiču fizički fenomeni: isparavanje, promjene tlaka i gustine iz prijelaza iz jednog agregacijskog stanja u drugo itd.

Prikupljanje i akumulacija sunčeve energije vrši se apsorberima. Ovo je ili čvrsta metalna ploča sa pocrnjelom vanjskom površinom ili sustav pojedinačnih ploča pričvršćenih na cijevi.

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

Kako bi se eliminisao gubitak energije, termoizolacija je postavljena u kutiju sa stražnje strane uređaja

Mora se reći da polimerni materijali slabo podnose utjecaj ultraljubičastih zraka. Sve vrste plastike imaju prilično visok koeficijent toplinskog širenja, što često dovodi do smanjenja tlaka u kućištu. Stoga bi korištenje takvih materijala za izradu tijela kolektora trebalo ograničiti.

Voda kao rashladna tečnost može se koristiti samo u sistemima koji su dizajnirani za snabdevanje dodatnom toplotom u periodu jesen/proleće. Ako planirate da koristite solarni sistem tokom cele godine, pre prvog hladnog udara promenite procesnu vodu u mešavinu nje i antifriza.

Ako se solarni kolektor ugrađuje za grijanje male zgrade koja nema veze s autonomnim grijanjem vikendice ili s centraliziranim mrežama, izrađuje se jednostavan jednokružni sustav s uređajem za grijanje na početku.

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

Kada je kolektor uključen u tehničku strukturu s dva kruga, sve je mnogo složenije, ali se raspon dana pogodnih za korištenje značajno povećava. Kolektor obrađuje samo jedan krug. Pretežno opterećenje je na glavnoj jedinici grijanja, koja radi na struju ili bilo koju vrstu goriva.

Kućni majstori izmislili su jeftiniju opciju - spiralni izmjenjivač topline od.

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

Važan kriterij efikasnosti je toplinska provodljivost materijala od kojeg je izrađen izmjenjivač topline.

Za samoproizvodnju, bakar je najbolja opcija. Ima toplotnu provodljivost od 394 W/m². Za aluminijum, ovaj parametar varira od 202 do 236 W/m².

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

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

Bez obzira na materijal cijevi, svi spojevi, i zavareni i navojni, moraju biti zaptivni. Cijevi se mogu postaviti 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, kao što je akrilni analog ili monolitni polikarbonat. Prozirni materijal možda nije gladak, već užljebljen ili mat.

Zaključci i koristan video na temu

Proces proizvodnje osnovnog solarnog kolektora:

Kako sastaviti i pustiti solarni sistem u rad:

Naravno, solarni kolektor koji je napravljen samostalno neće moći konkurirati industrijskim modelima. Koristeći dostupne materijale, prilično je teško postići visoku efikasnost koju imaju industrijski dizajni. Ali finansijski troškovi će biti mnogo niži u odnosu na kupovinu gotovih instalacija.