Különféle napkollektorok már régóta megjelentek a piacon. Ezek olyan berendezések, amelyek napenergiát használnak a háztartási víz melegítésére. De magas költségük megakadályozza, hogy népszerűvé váljanak a felhasználók körében, ez a probléma minden alternatív energiaforrással. Például egy átlagos család igényeit kielégítő installáció megvásárlásának és telepítésének teljes költsége 5000 dollár lesz. De van kiút: saját kezűleg készíthet napkollektort megfizethető anyagokból. Ennek végrehajtásáról ebben az anyagban lesz szó.

Hogyan működik a napkollektor?

A kollektor működési elve a nap hőenergiájának egy speciális vevőkészülékkel történő elnyelésén (elnyelésén) alapul, és minimális veszteséggel a hűtőközegbe továbbítja. Vevőként feketére festett réz- vagy üvegcsöveket használnak.

Hiszen köztudott, hogy a sötét vagy fekete színű tárgyak szívják el a legjobban a hőt. A hűtőfolyadék legtöbbször víz, néha levegő. Az otthoni fűtésre és melegvízellátásra szolgáló napkollektorok kialakítása szerint a következő típusúak:

• levegő;
• víz lapos;
• víz vákuum.

Többek között a levegőben elhelyezett napkollektort a tervezés egyszerűsége és ennek megfelelően a legalacsonyabb ár jellemzi. Ez egy panel - egy fémből készült napsugárzás vevő, zárt házba zárva. A jobb hőátadás érdekében az acéllemez hátoldalán bordákkal van ellátva, alul pedig hőszigeteléssel van ellátva. Előre átlátszó üveg van beépítve, a ház oldalain pedig karimákkal ellátott nyílások vannak a légcsatornák vagy egyéb panelek csatlakoztatásához, ahogy az ábrán látható:

Az egyik oldalon a nyíláson át belépő levegő az acélbordák között halad át, és miután hőt kapott tőlük, a másik oldalon távozik.

Azt kell mondani, hogy a légfűtéssel ellátott napkollektorok telepítésének megvannak a maga sajátosságai. Alacsony hatásfokuk miatt több hasonló, akkumulátorba kombinált panelt kell használni a helyiségek fűtésére. Ezenkívül feltétlenül szükség lesz ventilátorra, mivel a tetőn elhelyezett kollektorok felmelegített levegője nem megy le magától. A levegőrendszer sematikus diagramja az alábbi ábrán látható:

Az egyszerű eszköz és működési elv lehetővé teszi, hogy saját kezűleg készítsen levegő típusú elosztókat. De sok anyagra lesz szüksége több kollektorhoz, és a vizet továbbra sem tudja felmelegíteni a segítségükkel. Ezen okok miatt az otthoni kézművesek szívesebben dolgoznak vízmelegítőkkel.

Lapos kollektor kivitel

Saját gyártás esetén a vízmelegítésre tervezett lapos napkollektorok a legnagyobb érdeklődésre számot tartóak. Egy téglalap alakú fém- vagy alumíniumötvözet ház egy hővevőt tartalmaz - egy lemezt, amelybe rézcső tekercset préselnek. A vevő alumíniumból vagy rézből készül, fekete abszorpciós réteggel bevonva. Az előző változathoz hasonlóan a lemez alját hőszigetelő anyagréteg választja el az aljától, a fedél szerepét pedig tartós üveg vagy polikarbonát tölti be. Az alábbi ábra a napkollektor felépítését mutatja:

A fekete lemez elnyeli a hőt és átadja azt a csövekben mozgó hűtőfolyadéknak (víz vagy fagyálló). Az üveg 2 funkciót lát el: a napsugárzást továbbítja a hőcserélőnek, és védelmet nyújt a csapadék és a szél ellen, amelyek csökkentik a fűtőelem teljesítményét. Minden csatlakozás hermetikusan van kialakítva, hogy a por ne kerüljön be, és az üveg ne veszítse el átlátszóságát. A napsugarak hőjét ismét nem szabad a repedéseken keresztül kiszellőztetni a napkollektor hatékony működésén keresztül.

Ez a típus a vásárlók körében az optimális ár-minőség arány miatt, a házi kézművesek körében pedig viszonylag egyszerű kialakítása miatt a legnépszerűbb. De egy ilyen kollektor csak a déli régiókban használható fűtésre, mivel a külső levegő hőmérséklete csökken, a teljesítménye jelentősen csökken a házon keresztüli nagy hőveszteség miatt.

Vákuum elosztó berendezés

A napkollektoros vízmelegítők egy másik típusa modern technológiákkal és fejlett műszaki megoldásokkal készül, ezért magas árkategóriába tartozik. A kollektorban két ilyen megoldás van megvalósítva:

• hőszigetelés vákuummal;
• alacsony hőmérsékleten forrásban lévő anyag párolgási és kondenzációs energiájának felhasználásával.

Az ideális megoldás a kollektorabszorber hőveszteség elleni védelmére, ha vákuumba zárjuk. Egy tartós üvegből készült lombikba hűtőközeggel töltött és nedvszívó réteggel borított rézcsövet helyeznek, a köztük lévő levegőt kiszivattyúzzák. A rézcső végei beleillenek a csőbe, amelyen keresztül a hűtőfolyadék áramlik. Mi történik: a hűtőközeg a napfény hatására felforr és gőzzé alakul, felemelkedik a csövön, és a hűtőközeggel egy vékony falon keresztül érintkezve ismét folyadékká alakul. A kollektor működési diagramja az alábbiakban látható:

A trükk az, hogy a gőzzé alakulás során az anyag sokkal több hőenergiát vesz fel, mint a normál melegítés során. Bármely folyadék fajpárolgási hője nagyobb, mint a fajlagos hőkapacitása, ezért a vákuum napkollektorok nagyon hatékonyak. Az áramló hűtőfolyadékkal egy csőben kondenzálva a hűtőközeg az összes hőt átadja neki, és maga áramlik le a napenergiának egy új részéért.

Kialakításuknak köszönhetően a vákuumfűtők nem félnek az alacsony hőmérséklettől és hidegben is működőképesek maradnak, ezért az északi régiókban is használhatók. A vízmelegítés intenzitása ebben az esetben alacsonyabb, mint nyáron, mivel télen kevesebb napsugárzás éri el a talajt, és gyakran zavarják a felhők. Nyilvánvaló, hogy egy üveglombik készítése elszívott levegővel otthon egyszerűen irreális.

Jegyzet. A kollektorhoz vákuumcsövek vannak, amelyeket közvetlenül hűtőfolyadékkal töltenek fel. Hátrányuk a soros csatlakozás, ha az egyik izzó meghibásodik, a teljes vízmelegítőt ki kell cserélni.

Hogyan készítsünk napkollektort?

A munka megkezdése előtt el kell döntenie a jövőbeli vízmelegítő készülék méreteit. Nem könnyű pontosan kiszámítani a hőcserélő területet, sok függ az adott régióban a napsugárzás intenzitásától, a ház elhelyezkedésétől, a fűtőkör anyagától stb. Helyes lenne azt mondani, hogy minél nagyobb a hőkollektor, annál jobb. Méretének azonban valószínűleg a beépítési helye korlátozza. Ez azt jelenti, hogy ennek a helynek a területéről kell indulnunk.

A testet legegyszerűbben fából készítjük, habréteget vagy ásványgyapotot helyezünk az aljára. Erre a célra alkalmas a régi fa ablakok szárnyainak használata is, ahol legalább egy üveg megmaradt. A hőfogadó anyagválasztéka váratlanul széles, amit a mesteremberek nem használnak a kollektor összeszereléséhez. Íme a népszerű lehetőségek listája:

• vékony falú rézcsövek;
• különféle polimer csövek vékony falakkal, lehetőleg fekete. A vízellátáshoz használt polietilén PEX cső jól működik;
• alumínium csövek. Igaz, ezek összekapcsolása nehezebb, mint a réz;
• acél panel radiátorok;
• fekete kerti tömlő.

Jegyzet. A felsoroltakon kívül számos egzotikus változat létezik. Például sörösdobozokból vagy műanyag palackokból készült levegős napkollektor. Az ilyen prototípusokat eredetiségük jellemzi, de jelentős munkaerő-befektetést igényelnek, kétes megtérüléssel.

A leendő fűtőtest teljes területét lefedő fémlapot egy összeszerelt fakeretbe vagy egy régi ablakszárnyba kell helyezni, rögzített aljú és lefektetett szigeteléssel. Jó, ha találsz egy alumíniumlapot, de a vékony acél is megteszi. Feketére kell festeni, majd a csöveket tekercs formájában kell lefektetni.

Kétségtelenül a vízmelegítő kollektor a legjobban rézcsövekből készül, és sok évig kitart kivezetett.

Mivel ez egy lapos és nem vákuumkollektor, a hőelnyelőt felülről áttetsző szerkezettel - üveggel vagy polikarbonáttal - le kell fedni. Ez utóbbi könnyebben feldolgozható és működése során megbízhatóbb, nem törik el a jégesőtől.

Összeszerelés után a napkollektort a helyére kell szerelni és a víztároló tartályhoz kell csatlakoztatni. Ha a telepítési feltételek megengedik, a tartály és a fűtőberendezés között meg lehet szervezni a víz természetes keringését, ellenkező esetben keringető szivattyút tartalmaz a rendszer.

Következtetés

Otthonának barkácsolás napkollektorokkal való fűtése sok lakástulajdonos számára vonzó lehetőség. A déli régiók lakosai számára ez a lehetőség elérhetőbb, csak fel kell tölteni a rendszert fagyállóval és megfelelően szigetelni a testet. Északon egy házi készítésű kollektor segít melegíteni a vizet a háztartási szükségletekhez, de ez nem lesz elegendő egy ház fűtéséhez. A hideg és a rövid nappali órák megteszik a hatásukat.

Az alternatív megújuló energiaforrások rendkívül népszerűek. Egyes EU-országokban az autonóm fűtési rendszer az energiaszükséglet több mint 50%-át fedezi. Az Orosz Föderációban a napkollektorok még nem terjedtek el. Az egyik fő ok: a berendezések magas költsége. A hazai gyártó napelemeiért legalább 16-20 ezer rubelt kell fizetnie. Az európai márkák termékei még drágábbak lesznek, 40-45 ezer rubeltől kezdve.

A napkollektor saját kezű készítése legalább fele olcsóbb lesz. Egy házi készítésű napkollektor 3-4 fő zuhanyvizének felmelegítéséhez elegendő hőt biztosít. Az elkészítéséhez építőeszközökre, leleményességre és rendelkezésre álló anyagokra lesz szüksége.

Miből készülhet napelemes rendszer?

Először is meg kell értened, hogy milyen működési elvet használ a napkollektoros vízmelegítő. A blokk belső szerkezete a következő összetevőket tartalmazza:

• keret;
• abszorber;
• hőcserélő, amelyben a hűtőfolyadék kering;
• reflektorok a napsugarak fókuszálására.

Egy gyári napkollektoros vízmelegítő kollektor a következőképpen működik:

• Hőelnyelés - a napsugarak áthaladnak a test tetején található üvegen vagy vákuumcsöveken keresztül. A hőcserélővel érintkező belső nedvszívó réteget szelektív festékkel festjük. Amikor a napfény eléri az abszorbert, nagy mennyiségű hő szabadul fel, amelyet összegyűjtenek és víz melegítésére használnak fel.
• Hőátadás - az abszorber szorosan érintkezik a hőcserélővel. Az abszorber által felhalmozott és a hőcserélőbe továbbított hő felmelegíti a csöveken keresztül a hőtároló tartály belsejében lévő tekercsbe mozgó folyadékot. A vízmelegítőben a víz keringtetése kényszerített vagy természetes úton történik.
• Melegvíz - a melegvíz-készítés két elvét alkalmazzák:
  1. Közvetlen fűtés - a melegvíz fűtés után egyszerűen egy hőszigetelt tartályba kerül. A monoblokk napelemes rendszerben szokásos háztartási vizet használnak hűtőfolyadékként.
  2. A második lehetőség a melegvízellátás passzív vízmelegítővel történő biztosítása a közvetett fűtés elvén. A hűtőfolyadék (gyakran fagyálló) nyomás alatt kerül a napkollektoros hőcserélőbe. Melegítés után a felmelegített folyadékot egy tárolótartályba juttatják, amelynek belsejében egy spirál van beépítve (fűtőelem szerepét töltve be), amelyet vízzel körülvesz a melegvíz-ellátó rendszer számára.
     A hűtőfolyadék felmelegíti a tekercset, ezáltal hőt ad át a tartályban lévő víznek. A csap kinyitásakor a felmelegített víz a hőtároló tartályból a vízgyűjtő helyre folyik. A közvetett fűtésű napelemes rendszer sajátossága, hogy egész évben képes működni.

A drága, gyárilag gyártott napelemes rendszerek működési elvét lemásolják és megismétlik a barkács kollektorokban.

A szoláris vízmelegítők működési felépítése hasonló felépítésű. Csak ócskavas anyagokból készülnek. Vannak sémák a kollektorok gyártására:

• polikarbonát;
• vákuumcsövek;
• PET palackok;
• sörösdobozok;
• hűtő radiátor;
• réz csövek;
• HDPE és PVC csövek.

A diagramok alapján a modern „Kulibins” inkább a természetes keringésű, termoszifon típusú házi rendszereket részesíti előnyben. A megoldás sajátossága, hogy a tárolótartály a melegvíz-ellátó rendszer legfelső pontján található. A víz gravitáció útján kering a rendszerben, és a fogyasztóhoz jut.

Polikarbonát elosztó

Jó hőszigetelő tulajdonságú méhsejt alakú panelekből készülnek. Lapvastagság 4-30 mm. A polikarbonát vastagságának megválasztása a szükséges hőátadástól függ. Minél vastagabb a lap és a benne lévő cellák, annál több vizet tud felmelegíteni a berendezés.

Ahhoz, hogy saját maga készítsen napelemes rendszert, különösen egy polikarbonátból készült házi szolár vízmelegítőt, a következő anyagokra lesz szüksége:

• két menetes rúd;
• propilén sarkok, a szerelvényeknek külső menetes csatlakozással kell rendelkezniük;
• PVC műanyag csövek: 2 db, hossza 1,5 m, átmérője 32;
• 2 dugó.

A csövek a házzal párhuzamosan vannak lefektetve. Csatlakoztassa a melegvíz-ellátáshoz az elzárószelepeken keresztül. A cső mentén vékony vágást készítenek, amelybe egy polikarbonát lapot lehet behelyezni. A termoszifon elvnek köszönhetően a víz önállóan áramlik a lemez hornyaiba (celláiba), felmelegszik és a teljes fűtési rendszer tetején található tárolótartályba kerül. A csőbe helyezett lemezek tömítésére és rögzítésére hőálló szilikont használnak.

A cellás polikarbonát kollektor hőhatékonyságának növelése érdekében a lapot bármilyen szelektív festékkel bevonják. A szelektív bevonat felvitele után a víz felmelegítése körülbelül kétszeresére gyorsul.

Vákuumcsöves elosztó

Ebben az esetben nem lehet csak rögtönzött eszközökkel boldogulni. Napkollektor készítéséhez vákuumcsöveket kell vásárolnia. Ezeket a napelemes rendszerek karbantartásával foglalkozó cégek és közvetlenül a szoláris vízmelegítők gyártói értékesítik.

A független gyártáshoz jobb, ha tollrudakkal és hőcsöves hőcsatornával ellátott lombikokat választanak. A csöveket könnyebb felszerelni és szükség esetén cserélni.

Vákuumos napkollektorhoz koncentrátorblokkot is kell vásárolni. Kiválasztáskor ügyeljen a csomópont teljesítményére (amelyet az eszközhöz egyidejűleg csatlakoztatható készülékek száma határozza meg). A keret önállóan készül, fakeret összeszerelésével. A megtakarítás az otthoni gyártás során, figyelembe véve a kész vákuumcsövek vásárlását, legalább 50%.

Napelemes rendszer műanyag palackokból

Az elkészítéshez körülbelül 30 db-ra lesz szüksége. PET palackok. Összeszereléskor kényelmesebb azonos méretű, 1 vagy 1,5 literes tartályokat használni. Az előkészítő szakaszban eltávolítják a címkéket a palackokról, és alaposan lemossák a felületet. A műanyag tartályokon kívül a következőkre lesz szüksége:

• 12 m tömlő a növények öntözéséhez, 20 mm átmérőjű;
• 8 db T-adapter;
• 2 térd;
• tekercs teflonfólia;
• 2 golyós szelep.

Műanyag palackokból napkollektorok készítésekor az alap alján a nyak átmérőjével megegyező lyukat készítenek, amelybe gumitömlőt vagy PVC csövet helyeznek. A kollektor 5 sorban van összeállítva, minden soron 6 palack.

Tiszta napon 15 percen belül. a víz 45°C-ra melegszik fel. A nagy teljesítményre való tekintettel egy műanyag palackból készült szolár vízmelegítőt célszerű egy 200 literes tárolótartályhoz csatlakoztatni. Ez utóbbi jól szigetelt, hogy megakadályozza a hőveszteséget.

Alumínium sörösdoboz gyűjtő

Az alumínium jó termikus tulajdonságokkal rendelkezik. Nem meglepő, hogy fémet használnak fűtőtestek gyártásához.

Az alumíniumdobozok házi készítésű napelemes rendszerek gyártásához használhatók. Az ónból vagy más fémből készült dobozok nem alkalmasak a gyártásra.

Egy napelem panelhez a következő alkatrészekre lesz szükség:

• üvegek, kb 15 db. soronként a test 10-15 sort foglal el;
• hőcserélő - gumitömlőből vagy műanyag csövekből készült kollektort használnak;
• ragasztó dobozok összeragasztásához;
• szelektív festék.

A dobozok felülete sötétre van festve. A doboz vastag üveggel vagy polikarbonáttal van borítva.

Légfűtésre gyakran gyártanak alumíniumdobozokból készült napkollektort. Vízhűtőfolyadék használatakor a készülék termikus hatásfoka csökken.

Napelemes rendszer a hűtőből

Egy másik népszerű megoldás, amely minimális időt és pénzt igényel. A napkollektor egy régi hűtőszekrény radiátorából készül. A tekercs már feketére van festve. Elég, ha a rácsot egy szigeteléssel ellátott fa tokba helyezi, és forrasztással csatlakoztatja a melegvíz-ellátáshoz.

Lehetőség van klímaberendezés készítésére kondenzátorból. Ehhez több radiátort egyetlen hálózatba kell csatlakoztatni. Ha lehet olcsón vásárolni kb 8 db. kondenzátorok, kollektor gyártása teljesen lehetséges.

Rézcsöves kollektor

A réz jó termikus tulajdonságokkal rendelkezik. A réz napkollektor gyártása során a következőket használják:

• 1 1/4" átmérőjű csövek fűtési és melegvíz-ellátó rendszerek telepítéséhez;
• légkondicionáló rendszerekben használt 1/4" csövek;
• gázégő;
• forrasztás és folyasztószer.

A hűtőrács teste nagy átmérőjű rézcsövekből van összeállítva. A felületbe 1/4"-nek megfelelő lyukakat fúrnak. A keletkező hornyokba megfelelő átmérőjű csöveket vezetnek. A radiátor üveggel vagy polikarbonáttal van bevonva. A rezet szelektív festékkel festik.

Napelemes kazán HDPE csövekből és PVC tömlőkből

A napelemes rendszerek gyártása során szinte minden rendelkezésre álló anyagot felhasználnak. Vannak olyan megoldások, amelyek lehetővé teszik kollektor készítését hullámos tömlőből, növények öntözésére használt gumitömlőből.

A napelemes rendszerek nem fém-műanyag csövekből készülnek a szerelvények gumitömítései miatt, amelyek nem bírják az erős hőt. Intenzív napsugárzás hatására a kollektorban a felmelegedés eléri a 300°C-ot. Ha túlmelegszik, a tömítések biztosan szivárognak.

Lehetőség van napkollektor gyártása hullámosított rozsdamentes csőből. A megoldás népszerűsége a gyorsaságnak és a könnyű telepítésnek köszönhető. A hullámos rozsdamentes acél csövet gyűrűkbe vagy kígyókba fektetik. Hátránya a rozsdamentes hullámosított csövek viszonylag magas költsége.

A fent leírt lehetőségek ellenére továbbra is a propilénből és HDPE csövekből készült napkollektorok a legnépszerűbbek. Mindegyik lehetőségnek megvannak a maga előnyei:

• Napkollektor HDPE csövekből- a gyártáshoz hőálló anyagot válasszunk. A hőtároló radiátor összeszerelésének megkönnyítésére nagyszámú szerelvény kerül forgalomba. A kis sűrűségű polietilénből készült csövek kezdetben fekete vagy sötétkék színűek, ezért nem igényelnek festést.
• Napkollektor PVC csövekből- a megoldás népszerűsége a szerkezet forrasztással történő könnyű beszerelésében rejlik. A nagyszámú szög, póló, amerikai nőstény és egyéb szerelvények jelenléte megkönnyíti az összeszerelési folyamatot. Forrasztással bármilyen konfigurációjú kollektoros hőcserélőt létrehozhat.

Napkollektoros melegvíz kollektor készítése PEX csőből:

Az összes leírt csövet változó hatékonysággal használják magként egy házi készítésű napkollektor gyártása során műanyag palackokból és alumíniumdobozokból.

Hogyan készítsünk szelektív bevonatot

A rendkívül hatékony kollektorok magas fokú napenergia-elnyelő képességgel rendelkeznek. A sugarak egy sötét felületet érnek, majd felmelegítik. Minél kevesebb sugárzást veri vissza a napkollektor elnyelő, annál több hő marad a napelemes rendszerben.

A megfelelő hőfelhalmozás érdekében szelektív bevonat kialakítása szükséges. Számos gyártási lehetőség van:

• Házi készítésű szelektív gyűjtőbevonat- használjon olyan fekete festéket, amely száradás után matt felületet hagy maga után. Vannak megoldások, amikor egy átlátszatlan sötét olajkendõt használnak kollektor elnyelõként. A hőcserélő csövekre, a dobozok és palackok felületére fekete zománcot visznek fel, matt hatással.
• Speciális nedvszívó bevonatok- a másik utat is megteheti, ha speciális szelektív festéket vásárol a gyűjtőhöz. A szelektív festékek és lakkok polimer lágyítószereket és adalékanyagokat tartalmaznak, amelyek jó tapadást, hőállóságot és magas fokú napfény-elnyelést biztosítanak.

A nyáron kizárólag vízmelegítésre használt napkollektoros rendszerek könnyen elérhetőek, ha az abszorbert normál festékkel feketére festik. A ház téli fűtésére szolgáló házi készítésű napkollektoroknak jó minőségű szelektív bevonattal kell rendelkezniük. A festéken nem lehet spórolni.

Házi vagy gyári napelemes rendszer – melyik a jobb?

Irreális otthoni napkollektort készíteni, amely műszaki jellemzőit és teljesítményét tekintve összehasonlítható a gyári termékekkel. Másrészt, ha egyszerűen elegendő vizet kell biztosítani egy nyári zuhanyhoz, akkor a napenergia elegendő egy egyszerű házi vízmelegítő működtetéséhez.

Ami a télen üzemelő folyadékkollektorokat illeti, még az összes gyári napelemes rendszer sem működik alacsony hőmérsékleten. Az egészszezonos rendszerek leggyakrabban vákuumhőcsövekkel ellátott, megnövelt hatásfokú, –50°C-os hőmérsékletig működő berendezések.

A gyári napkollektorok gyakran fel vannak szerelve olyan forgó mechanizmussal, amely a Nap helyétől függően automatikusan beállítja a panel dőlésszögét és irányát a sarkpontokhoz.

A hatékony szoláris vízmelegítő az, amely teljes mértékben megfelel a rendeltetésének. Nyáron 2-3 fő vízmelegítéséhez egy közönséges napkollektort használhat, amelyet saját kezűleg készített rögtönzött anyagokból. Téli fűtéshez a kezdeti költségek ellenére jobb gyári napelemes rendszert telepíteni.

Videó tanfolyam a paneles napkollektoros vízmelegítő készítéséről

Az energiahatékony otthon koncepciója magában foglalja a megújuló energiaforrások létrehozását, megvalósítását és üzemeltetését. Egyre elterjedtebbé váltak a barkácsolt napkollektorok, amelyek nem is olyan régen rendkívül ritkák voltak.

A napelemes rendszerek folyamatos fejlesztése és jelentős árcsökkenésük a mindennapi életben még nagyobb megjelenéshez vezetett. A gyári modellek költsége ma összehasonlítható a klasszikus fűtési rendszer telepítéséhez szükséges költségekkel. Ezt a technológiát azonban bárki meg tudja csinálni saját maga.

A napkollektor működési elve

A kollektor működési elvének rövid leírásához szükséges a napenergia hőenergia rögzítése. Ezt követően koncentrálódik és az emberek használják.

A kollektorrendszer a következő elemekből áll:

• Hőakkumulátor (szokásos tartály folyadék számára)
• Hőcserélő kör
• Közvetlenül gyűjtő

Folyékony vagy gáz halmazállapotú hűtőfolyadék kering a kollektoron keresztül. A keletkező energia felmelegíti, és egy felszerelt tárolótartályon keresztül hőt ad át a víznek.

A felmelegített folyadékot felhasználásig a tartályban tárolják. Alkalmazási köre nagyon széles - a szokásos háztartási igényektől az otthoni fűtésig. A víz gyors lehűlésének megakadályozása érdekében a tartályt megfelelően szigetelni kell.

A víz keringtetése a kollektorban kétféleképpen történik: vagy kényszerített. A tárolótartályba egy további folyadékot melegítő elem szerelhető, amely alacsony környezeti hőmérséklet elérésekor bekapcsol, és fenntartja a víz hőmérsékletét, például télen, amikor a napforduló rövid.

Bemutatkozó videó a vízmelegítő tervezéséről

A napkollektorok típusai

Ha saját kezűleg napkollektort szeretne telepíteni a házban, el kell döntenie a tervezés típusát:

Rendkívül ritkán használják azokat a modelleket, amelyekben a levegő a hűtőfolyadék. Ez a folyadék tulajdonságainak köszönhető - sokkal jobban vezeti a hőt, mint a gáz. A levegőgyűjtőket gyakran lapos alakúra készítik, így a levegő az abszorpciós eszközzel érintkezve természetesen felmelegszik.

levegős napkollektor diagram

Vákuumos napkollektorok

A vákuummodellek a legösszetettebbek. Üveggel borított doboz helyett nagy üvegcsöveket használ. Belülük kisebb átmérőjű csövek vannak, amelyek hőenergiát gyűjtő abszorbert tartalmaznak. A csövek között vákuum van, hőszigetelőként működik.

Lapos napkollektorok

A legelterjedtebb a lapos napkollektor, melynek belsejében egy üvegdobozban elhelyezett speciális nedvszívó réteg található. Csövekhez csatlakozik, amelyeken keresztül a hűtőfolyadék (általában propilénglikol) mozog.

lapos napkollektor diagram

De amikor úgy dönt, hogy saját kezűleg készít napkollektort, meg kell értenie, hogy lehetetlen ilyen összetett, ipari eszközökhöz hasonló eszközöket készíteni. Emellett lényegesen alacsonyabb lesz a hatásfokuk, rövidebb lesz az élettartamuk, de az anyagi beruházásaik is.

Szerkezeti rajzok

Kezdjük el

A napkollektor építése előtt el kell végezni a megfelelő számításokat, és meg kell határozni, hogy mennyi energiát kell termelnie. De nem szabad nagy hatékonyságot várni egy házilag készített telepítéstől. Miután eldöntötte, hogy lesz belőle elég, kezdheti.

A munka több fő szakaszra osztható:

1. Készítsen egy dobozt
2. Készítsen radiátort vagy hőcserélőt
3. Készítsen előlapi kamerát és tárolóeszközt
4. Szerelje össze a kollektort

Ahhoz, hogy saját kezűleg készítsen dobozt napkollektorhoz, készítsen vastagságú szélezett táblát 25-35 mm és szélesség 100-130 mm. Az alja textolitból készüljön, bordákkal felszerelve. Jól szigetelni kell polisztirol habbal (de előnyben kell részesíteni az ásványgyapotot), horganyzott lemezzel borítva.

A doboz elkészítése után ideje elkészíteni a hőcserélőt. Kövesse az utasításokat:

1. Elő kell készíteni 15 vékony falú, 160 cm hosszú fémcsövet és két hüvelykes, 70 cm hosszúságú csövet
2. Mindkét vastagított csőben lyukakat fúrnak a kisebb csövek átmérőjével, amelyekbe beépítik. Ebben az esetben gondoskodnia kell arról, hogy az egyik oldalon koaxiálisak legyenek, a maximális lépés közöttük 4,5 cm
3. A következő lépés az, hogy az összes csövet egyetlen szerkezetté kell összeszerelni és biztonságosan hegeszteni
4. A hőcserélő horganyzott lemezre van felszerelve (előzőleg a dobozra rögzítve) és acél bilincsekkel rögzítve (fém bilincsek készíthetők)
5. Javasoljuk, hogy a doboz alját sötét színűre (például feketére) festse - jobban elnyeli a naphőt, de a hőveszteség csökkentése érdekében a külső elemeket fehérre festik.
6. A kollektor felszerelésének befejezéséhez fedőüveget kell felszerelni a falak közelében, miközben nem szabad megfeledkezni az ízületek megbízható tömítéséről
7. A csövek és az üveg között 10-12 mm távolságot kell hagyni

Már csak egy tároló tartályt kell építeni a napkollektor alá. Szerepét egy lezárt edény töltheti be, melynek térfogata kb 150-400 l. Ha nem talál egy ilyen hordót, akkor több kisebbet is összehegeszthet.

A kollektorhoz hasonlóan a tárolótartály is alaposan el van szigetelve a hőveszteségtől. Csak egy elülső kamrát kell készíteni - egy kis, 35-40 literes edényt. Fel kell szerelni vízleeresztő szerkezettel (forgatószeleppel).

A legfelelősebb és legfontosabb szakasz hátra van - a gyűjtő összeszerelése. Ezt a következőképpen teheti meg:

1. Először telepítenie kell az elülső kamerát és a tárolót. Biztosítani kell, hogy az utóbbiban a folyadékszint 0,8 m-rel alacsonyabb legyen, mint az elülső kamrában. Mivel sok víz felhalmozódhat az ilyen eszközökben, át kell gondolni, hogyan lehet őket megbízhatóan kikapcsolni
2. A kollektor a ház tetején van elhelyezve. A gyakorlat alapján ezt a déli oldalon javasolt megtenni, a beépítést a vízszinteshez képest 35-40 fokos szögben megdönteni.
3. De figyelembe kell vennie, hogy a tárolótartály és a hőcserélő közötti távolság nem haladhatja meg a 0,5-0,7 m-t, különben a veszteségek túl jelentősek lesznek
4. A végén a következő sorrendet kell elérni: az elülső kamerát a meghajtó felett, az utóbbit a kollektor felett kell elhelyezni.

A legfontosabb szakasz jön - össze kell kötni az összes alkatrészt, és csatlakoztatni kell a vízellátó hálózatot a kész rendszerhez. Ehhez meg kell látogatnia egy vízvezeték-szerelő üzletet, és meg kell vásárolnia a szükséges szerelvényeket, adaptereket, aljzatokat és egyéb elzárószelepeket. A nagynyomású szakaszokat 0,5 hüvelyk átmérőjű csővel, a kisnyomású szakaszokat pedig 1 hüvelyk átmérőjű csővel javasolt összekötni.

Az üzembe helyezés a következőképpen történik:

1. A készüléket az alsó vízelvezető nyíláson keresztül töltik fel vízzel
2. Az elülső kamra csatlakoztatva van, és a folyadékszint be van állítva
3. Végig kell menni a rendszeren, és ellenőrizni kell, hogy nincs-e szivárgás
4. Minden készen áll a mindennapi használatra

Napkollektor hűtő tekercsről

Saját kezűleg készíthet napkollektort egy régi hűtőszekrényből vett közönséges tekercsből. A munkához elő kell készíteni:

1. Közvetlenül tekercs
2. Lécek és fólia a kerethez
3. Hordó vagy víztartály
4. Gumiszőnyeg
5. Elzárószelepek (szelepek, csövek stb.)
6. Üveg

A freontekercs mosása után le kell ütni az állványkeretet körülötte. Pontos mérete a hűtőszekrényből kivett munkaegység méretétől függ. A szőnyeget a lécekhez kell igazítani, amelyek között a tekercsnek szabadon kell elhelyezkednie.

A gumiszőnyegre (a keret aljára) fóliaréteg kerül. Ezután a tekercset csavaros bilincsekkel rögzítik. A falakon lyukakat készítenek, amelyeken keresztül a csövek áthaladnak. A termelékenység növelhető a hézagok tömítőanyagokkal történő tömítésével.

Az alja is lécekkel van megerősítve. Az üveg a tetejére van szerelve és szalaggal rögzítve. Az aggodalom elkerülése érdekében több alumíniumlemezt is kivághat, és bilincseket készíthet belőlük.

Videó a napkollektor műszaki tervezéséről és teszteléséről:

Őrizetben

Egy olyan szerkezet, mint a barkácsolt napkollektor, jelentősen növelheti a kényelem szintjét egy vidéki házban vagy vidéki házban. Bár jelentéktelen, de csökkenti a klasszikus energiaforrásokkal előállított energiafogyasztás költségeit.

Mindig is álom volt a napenergia hazai szükségletek kielégítésére való felhasználása. Ez az ötlet különösen sürgősen az elmúlt ötven évben kezdett fejlődni, amikor új anyagok jelentek meg, amelyek lehetővé tették meglehetősen hatékony szerkezetek felépítését. Olyan eszközök is megjelentek, amelyekkel otthon is lehet bonyolult technológiai szerkezeteket készíteni.

A víz melegítésének ötlete a nap segítségével valósult meg az ókorban. A napnak vagy árnyéknak kitett közönséges hordók egy bizonyos ideig elnyelték a környezet hőáramlását. A folyadék hőmérséklete a napsugárzás intenzitásának növekedésével nőtt.

A 19. század hetvenes-nyolcvanas éveiben Joseph Stefan és Ludwig Boltzmann felfedezte a hősugárzás törvényét. Számítási képleteket vezettek le, amelyek alapján meghatározzák a Naptól a Föld felszínén érkező hőáramot. A Földön található objektumok esetében használja a következő képletet:

Ahol σ = 5,670367·10 -4, W/(m 2 ·K 4) ​​– Stefan-Boltzmann állandó;

F – hőelnyelő felület, m2;

C 2 – a hőérzékelő felület emissziós foka;

T 1 a hőkibocsátó hőmérséklete a Nap felszínén, általánosan elfogadott, hogy T 1 = 6000 K;

T 2 – a hűtőborda hőmérséklete – ez a napsugárzás által felmelegített felület, (T 2 = t 2 + 273), K;

ahol t 2 a hűtőborda (a földi test) hőmérséklete, °C;

ϕ – a napsugarak beesési szöge, °.

Mi a kollektor és a napkollektorok célja

A napkollektor egy olyan berendezés, amely összegyűjti a sugárzási energiát, majd a felhalmozott hőt továbbítja a fogyasztóknak. A gyakorlatban egy másik kifejezést használnak - napkollektor.

A szoláris berendezéseket rendeltetésük szerint a következőkre osztják:

• A szoláris koncentrátorok olyan eszközök, amelyek a napenergiát egy keskeny sugárba gyűjtik. Fém olvasztására használják. Az NPO Physics-Sun Institute-ban (Tashkent) olyan olvasztókemencéket fejlesztettek és gyártottak, amelyekben 5000...5500 °C feletti hőmérsékletet értek el;
• napelemek – a Nap sugárzásának elektromos energiává alakítására szolgáló eszközök;
• szoláris sótalanító berendezések - magas ásványi sótartalmú vízből édesvíz előállítására tervezett gépek;
• A szoláris szárítók olyan termikus eszközök, amelyek napenergia felhasználásával távolítják el a nedvességet a zöldségekből és gyümölcsökből;
• napkollektorok (levegős napkollektor) – berendezések az infravörös sugárzásból a hűtőközegekbe történő hőáramlás átvitelére.

Hogyan működik a napkollektor?

A napsugárzásnak a látható fény mellett láthatatlan infravörös spektruma is van. Ő adja át a hőenergiát. Kutatások alapján megállapították, hogy a mérsékelt éghajlati övezetben a hősugárzás intenzitása délben eléri az 5 kW/m2-t. ábrán. Az 1. ábra a teljes napsugárzás függését mutatja az északi szélesség 48°-ára.

Rizs. 1 A napsugárzás teljes besugárzása Európa mérsékelt égövének különböző időszakaiban

Szellemi táplálék! A hősugárzást közvetlen és diffúz sugárzásra osztják. Ezért még felhős napon is érezhető a napenergia áramlása. A bemutatott ábrán jól látható, hogy a beérkező hő mennyisége a nyári és téli időszakban jelentős eltéréseket mutat. Ezért az eszközök tervezésénél figyelembe veszik a lehetséges hatékonyságot, figyelembe véve a költségeket.

A napkollektor sematikus diagramja az ábrán látható. 2. A napsugárzás áttetsző kerítésen keresztül jut a kollektorba. A feketére festett fogadópanel elnyeli a hőt. Ennek eredményeként a fekete test felmelegszik. Az ezt követő hőátadási folyamat konvekcióval megy végbe. A fűtött falról a hő átadódik a csővezetékeken áthaladó folyadék (gáz) áramlásának. A mozgó közeg felmelegszik.

Figyelem! A hőveszteség elkerülése érdekében a kollektorház hőszigetelt. Mivel a bent kapott hőt az áramlás melegítésére használják fel, a sugárzást fogadó panelről visszavert sugárzás intenzitása alacsony.

A hagyományos energiaforrások drágulása arra ösztönzi a magánlakások tulajdonosait, hogy alternatív lehetőségeket keressenek otthonaik fűtésére és vízmelegítésére. Egyetértek, a kérdés pénzügyi összetevője fontos szerepet játszik a fűtési rendszer kiválasztásakor.

Az energiaellátás egyik legígéretesebb módja a napsugárzás átalakítása. Erre a célra napelemes rendszereket használnak. Tervezésük elvének és működési mechanizmusának megértése nem lesz nehéz napkollektort saját kezűleg melegíteni.

Mesélünk a napelemes rendszerek tervezési jellemzőiről, egyszerű összeszerelési rajzot kínálunk és ismertetjük a felhasználható anyagokat. A munka szakaszait vizuális fényképek kísérik, az anyagot a házi készítésű gyűjtő létrehozásáról és megbízásáról szóló videók egészítik ki.

A modern napelemes rendszerek az egyik hőforrás. Kiegészítő fűtőberendezésként használják, amely a napsugárzást a lakástulajdonosok számára hasznos energiává alakítja.

A hideg évszakban csak a déli régiókban tudják teljes mértékben biztosítani a melegvízellátást és a fűtést. És csak akkor, ha kellően nagy területet foglalnak el, és fák által nem árnyékolt nyílt területekre telepítik őket.

A fajták nagy száma ellenére működési elvük ugyanaz. Bármelyik áramkör olyan eszközök szekvenciális elrendezésével, amelyek hőenergiát szolgáltatnak és továbbítják azt a fogyasztóhoz.

A fő munkaelemek a napkollektorok. A fotólemezek technológiája valamivel bonyolultabb, mint egy csőkollektoré.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk a második lehetőséget - a napkollektoros rendszert.

A napkollektorok továbbra is segédenergia-szolgáltatóként szolgálnak. Veszélyes az otthoni fűtést teljesen napelemes rendszerre váltani, mivel nem lehet előre jelezni a napsütéses napok számát

A kollektorok a kimeneti és bemeneti vezetékekhez sorba kapcsolt vagy tekercs formájában elhelyezett csövek rendszere. A csöveken technológiai víz, levegőáramlás vagy víz és valamilyen nem fagyos folyadék keveréke kering.

A keringést fizikai jelenségek serkentik: párolgás, nyomás- és sűrűségváltozások az egyik aggregációs állapotból a másikba való átmenetből stb.

A napenergia gyűjtését és felhalmozását abszorberek végzik. Ez vagy egy tömör fémlemez megfeketedett külső felülettel, vagy egy csövekhez rögzített egyedi lemezek rendszere.

A test felső részének, a fedélnek a gyártásához nagy fényáteresztő képességű anyagokat használnak. Ez lehet plexi, hasonló polimer anyagok, edzett típusú hagyományos üveg.

Az energiaveszteség kiküszöbölése érdekében a készülék hátoldalán lévő dobozba hőszigetelést helyeznek el

Meg kell mondani, hogy a polimer anyagok nem tűrik elég jól az ultraibolya sugárzás hatását. Minden típusú műanyagnak meglehetősen magas a hőtágulási együtthatója, ami gyakran a ház nyomáscsökkenéséhez vezet. Ezért korlátozni kell az ilyen anyagok felhasználását a kollektortest gyártásához.

Víz hűtőfolyadékként csak az őszi/tavaszi időszakban kiegészítő hőellátásra tervezett rendszerekben használható. Ha a napelemes rendszert egész évben szeretné használni, az első hideg behatása előtt cserélje ki a technológiai vizet fagyálló keverékére.

Ha egy kis épület fűtésére napkollektort szerelnek be, amely nem kapcsolódik a nyaraló autonóm fűtéséhez vagy központi hálózatokhoz, akkor egy egyszerű egykörös rendszert építenek ki, kezdetben fűtőberendezéssel.

A lánc nem tartalmazza a keringtető szivattyúkat és a fűtőberendezéseket. A séma rendkívül egyszerű, de csak napsütéses nyáron működik.

Ha egy kollektort egy kétkörös műszaki szerkezetbe foglalnak, akkor minden sokkal bonyolultabb, de jelentősen megnő a használható napok köre. A kollektor csak egy áramkört dolgoz fel. A túlnyomó terhelést a fő fűtőegységre helyezik, amely elektromos árammal vagy bármilyen tüzelőanyaggal működik.

Az otthoni kézművesek feltaláltak egy olcsóbb lehetőséget - egy spirális hőcserélőt.

Érdekes költségvetési megoldás egy rugalmas polimer csőből készült napelemes rendszer abszorber. A bemeneti és kimeneti eszközökhöz megfelelő szerelvények csatlakoztathatók. A rendelkezésre álló anyagok választéka, amelyekből napkollektoros hőcserélő készíthető, meglehetősen széles. Ez lehet egy régi hűtőszekrény hőcserélője, polietilén vízcsövek, acél paneles radiátorok stb.

A hatékonyság fontos kritériuma annak az anyagnak a hővezető képessége, amelyből a hőcserélő készül.

Saját gyártáshoz a réz a legjobb megoldás. Hővezető képessége 394 W/m². Alumínium esetében ez a paraméter 202 és 236 W/m² között változik.

A réz- és polipropilén csövek hővezetési paramétereinek nagy különbsége azonban nem jelenti azt, hogy a rézcsövekkel ellátott hőcserélő több százszor nagyobb mennyiségű meleg vizet termel.

Egyenlő feltételek mellett a rézcsövekből készült hőcserélő teljesítménye 20%-kal hatékonyabb lesz, mint a fém-műanyag opciók teljesítménye. Tehát a polimer csövekből készült hőcserélőknek joguk van az élethez. Ezenkívül az ilyen lehetőségek sokkal olcsóbbak lesznek.

A csövek anyagától függetlenül minden csatlakozást, mind a hegesztett, mind a menetes csatlakozást tömíteni kell. A csövek egymással párhuzamosan vagy tekercs formájában is elhelyezhetők.

A tekercs típusú áramkör csökkenti a csatlakozások számát - ez csökkenti a szivárgások valószínűségét és egyenletesebb hűtőfolyadék áramlást biztosít.

A doboz tetejét, amelyben a hőcserélő található, üveg borítja. Alternatív megoldásként használhat modern anyagokat, például akrilanalógot vagy monolit polikarbonátot. Az áttetsző anyag nem lehet sima, hanem barázdált vagy matt.

Következtetések és hasznos videó a témában

Az alap napkollektor gyártási folyamata:

A napelemes rendszer összeszerelése és üzembe helyezése:

Természetesen egy saját készítésű napkollektor nem lesz képes felvenni a versenyt az ipari modellekkel. A rendelkezésre álló anyagok felhasználásával meglehetősen nehéz elérni az ipari formatervezési minták magas hatékonyságát. De a pénzügyi költségek sokkal alacsonyabbak lesznek, mint a kész berendezések vásárlása.