Pe piață au apărut de mult timp diferiți colectori solari. Acestea sunt dispozitive care folosesc energia solară pentru a încălzi apa pentru nevoile casnice. Dar costul lor ridicat îi împiedică să câștige popularitate în rândul utilizatorilor; aceasta este problema tuturor surselor alternative de energie. De exemplu, costul total al achiziționării și instalării unei instalații care va satisface nevoile unei familii medii va fi de 5.000 USD. Dar există o cale de ieșire: puteți face un colector solar cu propriile mâini din materiale accesibile. Cum să implementați acest lucru va fi discutat în acest material.

Cum funcționează un colector solar?

Principiul de funcționare al colectorului se bazează pe absorbția (absorbția) energiei termice a soarelui de către un dispozitiv special de recepție și transferarea acesteia la lichidul de răcire cu pierderi minime. Ca receptor se folosesc tuburi de cupru sau sticlă vopsite în negru.

La urma urmei, se știe că obiectele de culoare închisă sau neagră absorb cel mai bine căldura. Lichidul de răcire este cel mai adesea apă, uneori aer. Prin proiectare, colectoarele solare pentru încălzirea locuinței și alimentarea cu apă caldă sunt de următoarele tipuri:

• aer;
• apă plată;
• vid de apă.

Printre altele, colectorul solar aeropurtat se distinge prin simplitatea designului și, în consecință, prețul cel mai mic. Este un panou - un receptor de radiație solară din metal, închis într-o carcasă etanșă. Pentru un transfer mai bun de căldură, tabla de oțel este echipată cu nervuri pe partea din spate și așezată pe partea inferioară cu izolație termică. În față este instalată sticlă transparentă, iar pe părțile laterale ale carcasei există deschideri cu flanșe pentru conectarea conductelor de aer sau a altor panouri, așa cum se arată în diagramă:

Aerul care intră prin deschiderea pe o parte trece între nervurile de oțel și, după ce a primit căldură de la acestea, iese pe cealaltă parte.

Trebuie spus că instalarea colectoarelor solare cu încălzire cu aer are propriile caracteristici. Datorită eficienței lor scăzute, mai multe panouri similare combinate într-o baterie trebuie folosite pentru a încălzi încăperile. În plus, veți avea nevoie cu siguranță de un ventilator, deoarece aerul încălzit de la colectoarele amplasate pe acoperiș nu va coborî singur. Schema schematică a sistemului de aer este prezentată mai jos în figură:

Dispozitivul simplu și principiul de funcționare vă permit să faceți colectoare de tip aer cu propriile mâini. Dar veți avea nevoie de mult material pentru mai mulți colectori și tot nu veți putea încălzi apa cu ajutorul lor. Din aceste motive, meseriașii de acasă preferă să lucreze cu încălzitoare de apă.

Design colector plat

Pentru auto-producție, colectoarele solare plate proiectate pentru încălzirea apei prezintă cel mai mare interes. O carcasă de metal sau aliaj de aluminiu de formă dreptunghiulară găzduiește un receptor de căldură - o placă cu o bobină de tub de cupru presată în ea. Receptorul este realizat din aluminiu sau cupru acoperit cu un strat de absorbție negru. Ca și în versiunea anterioară, partea inferioară a plăcii este separată de fund printr-un strat de material termoizolant, iar rolul capacului este jucat de sticlă durabilă sau policarbonat. Figura de mai jos arată structura unui colector solar:

Placa neagră absoarbe căldura și o transferă lichidului de răcire care se deplasează prin tuburi (apă sau antigel). Sticla îndeplinește 2 funcții: transmite radiația solară către schimbătorul de căldură și servește ca protecție împotriva precipitațiilor și vântului, care reduc performanța încălzitorului. Toate conexiunile sunt realizate ermetic pentru ca praful să nu intre înăuntru și sticla să nu-și piardă transparența. Din nou, căldura razelor solare nu trebuie ventilată de aerul exterior prin fisuri; de aceasta depinde funcționarea eficientă a colectorului solar.

Acest tip este cel mai popular în rândul cumpărătorilor datorită raportului optim preț-calitate și în rândul meșterilor de acasă datorită designului său relativ simplu. Dar un astfel de colector poate fi folosit pentru încălzire numai în regiunile sudice; pe măsură ce temperatura aerului exterior scade, performanța sa scade semnificativ din cauza pierderilor mari de căldură prin carcasă.

Dispozitiv colector de vid

Un alt tip de încălzitoare solare de apă este fabricat folosind tehnologii moderne și soluții tehnice avansate și, prin urmare, aparține unei categorii de prețuri ridicate. Există două astfel de soluții implementate în colector:

• izolație termică prin vid;
• folosind energia de vaporizare si condensare a unei substante care fierbe la temperatura scazuta.

Opțiunea ideală pentru a proteja absorbantul colectorului de pierderile de căldură este închiderea acestuia în vid. Un tub de cupru umplut cu agent frigorific și acoperit cu un strat absorbant este plasat în interiorul unui balon din sticlă rezistentă, aerul din spațiul dintre ele este pompat. Capetele tubului de cupru se potrivesc în conducta prin care curge lichidul de răcire. Ce se întâmplă: agentul frigorific fierbe sub influența razelor solare și se transformă în abur, se ridică pe tub și, din contactul cu lichidul de răcire printr-un perete subțire, se transformă din nou într-un lichid. Schema de lucru a colectorului este prezentată mai jos:

Trucul este că în procesul de transformare în abur, substanța absoarbe mult mai multă energie termică decât în ​​timpul încălzirii normale. Căldura specifică de vaporizare a oricărui lichid este mai mare decât capacitatea termică specifică a acestuia și, prin urmare, colectoarele solare în vid sunt foarte eficiente. Condensând într-o țeavă cu un lichid de răcire care curge, agentul frigorific îi transferă toată căldura și curge el însuși în jos pentru o nouă parte a energiei solare.

Datorită designului lor, încălzitoarele cu vid nu se tem de temperaturi scăzute și rămân operaționale chiar și în frig și, prin urmare, pot fi utilizate în regiunile nordice. Intensitatea încălzirii apei în acest caz este mai mică decât vara, deoarece iarna ajunge la sol mai puțină căldură de la soare, iar norii interferează adesea. Este clar că a face acasă un balon de sticlă cu aer evacuat este pur și simplu nerealist.

Notă. Există tuburi de vid pentru colector care sunt umplute direct cu lichid de răcire. Dezavantajul lor este că sunt conectate în serie; dacă un bec se defectează, va trebui înlocuit întregul încălzitor de apă.

Cum se face un colector solar?

Înainte de a începe lucrul, ar trebui să vă decideți asupra dimensiunilor viitorului aparat de încălzire a apei. Nu este ușor să calculați cu precizie zona de schimb de căldură; mult depinde de intensitatea radiației solare într-o anumită regiune, de locația casei, de materialul circuitului de încălzire și așa mai departe. Ar fi corect să spunem că cu cât colectorul termic este mai mare, cu atât mai bine. Cu toate acestea, dimensiunea sa este probabil limitată de locul în care este planificat să fie instalat. Aceasta înseamnă că trebuie să mergem din zona acestui loc.

Cel mai simplu mod de a face un corp este din lemn, așezând un strat de spumă sau vată minerală pe fund. De asemenea, este convenabil în acest scop să folosiți cercevelele ferestrelor vechi din lemn, unde s-a păstrat cel puțin un pahar. Alegerea materialului pentru receptorul de căldură este neașteptat de largă, ceea ce meșterii nu folosesc pentru a asambla colectorul. Iată o listă de opțiuni populare:

• tuburi de cupru cu pereți subțiri;
• diverse conducte polimerice cu pereți subțiri, de preferință negre. O conductă din polietilenă PEX pentru alimentarea cu apă funcționează bine;
• tuburi de aluminiu. Adevărat, conectarea lor este mai dificilă decât cele de cupru;
• radiatoare cu panouri de oțel;
• furtun negru de grădină.

Notă. Pe lângă cele enumerate, există multe versiuni exotice. De exemplu, un colector solar de aer realizat din cutii de bere sau sticle de plastic. Astfel de prototipuri se disting prin originalitate, dar necesită o investiție semnificativă de forță de muncă cu randamente dubioase.

O foaie de metal care acoperă întreaga suprafață a viitorului încălzitor trebuie plasată într-o carcasă din lemn asamblată sau într-o fereastră veche cu un fund atașat și izolație așezată. Este bine dacă poți găsi o foaie de aluminiu, dar oțelul subțire va face. Trebuie vopsit în negru, iar apoi țevile trebuie așezate sub forma unei bobine.

Fără îndoială, colectorul pentru încălzirea apei este cel mai bine realizat din țevi de cupru; acestea transferă bine căldura și vor dura mulți ani. Bobina este atașată strâns de ecranul metalic cu suporturi sau orice altă metodă disponibilă; 2 fitinguri pentru alimentarea cu apă sunt condus afară.

Deoarece acesta este un colector plat și nu un vid, absorbantul de căldură trebuie acoperit deasupra cu o structură translucidă - sticlă sau policarbonat. Acesta din urmă este mai ușor de procesat și mai fiabil în funcționare; nu se va rupe de la impactul grindinii.

După asamblare, colectorul solar trebuie instalat pe loc și conectat la rezervorul de stocare a apei. Atunci când condițiile de instalare permit, este posibil să se organizeze circulația naturală a apei între rezervor și încălzitor, în caz contrar o pompă de circulație este inclusă în sistem.

Concluzie

Încălzirea casei cu colectoare solare DIY este o perspectivă atractivă pentru mulți proprietari. Pentru locuitorii din regiunile sudice, această opțiune este mai accesibilă; trebuie doar să umple sistemul cu antigel și să izoleze corect corpul. În nord, un colector de casă va ajuta la încălzirea apei pentru nevoile casnice, dar nu va fi suficient pentru a încălzi o casă. Orele reci și scurte de lumină își fac taxă.

Sursele alternative de energie regenerabilă sunt extrem de populare. În unele țări din UE, sursele de încălzire autonome acoperă mai mult de 50% din necesarul de energie. În Federația Rusă, colectoarele solare nu au devenit încă răspândite. Unul dintre principalele motive: costul ridicat al echipamentelor. Pentru un panou solar de la un producător intern, va trebui să plătiți cel puțin 16-20 de mii de ruble. Produsele de la mărci europene vor costa și mai mult, începând de la 40-45 mii de ruble.

Realizarea unui colector solar cu propriile mâini va fi cel puțin pe jumătate mai ieftină. Un colector solar de casă va oferi suficientă căldură pentru a încălzi apa de duș pentru 3-4 persoane. Pentru a-l realiza veți avea nevoie de instrumente de construcție, ingeniozitate și materiale disponibile.

Din ce poate fi făcut un sistem solar?

În primul rând, trebuie să înțelegeți ce principiu de funcționare folosește un încălzitor solar de apă. Structura internă a blocului conține următoarele componente:

• cadru;
• absorbant;
• un schimbător de căldură în interiorul căruia va circula lichidul de răcire;
• reflectoare pentru a focaliza razele soarelui.

Colectorul solar de încălzire a apei din fabrică funcționează după cum urmează:

• Absorbție de căldură - razele soarelui trec prin sticla situată deasupra corpului sau prin tuburi vidate. Stratul absorbant intern in contact cu schimbatorul de caldura este vopsit cu vopsea selectiva. Când lumina soarelui lovește absorbantul, se eliberează o cantitate mare de căldură, care este colectată și utilizată pentru a încălzi apa.
• Transfer de căldură - absorbantul este situat în contact strâns cu schimbătorul de căldură. Căldura acumulată de absorbant și transferată la schimbătorul de căldură încălzește lichidul care se deplasează prin tuburi către serpentina din interiorul rezervorului de stocare a căldurii. Circulația apei în încălzitorul de apă se realizează prin mijloace forțate sau naturale.
• ACM - se folosesc două principii de încălzire a apei calde:
  1. Încălzire directă - apa caldă după încălzire este pur și simplu descărcată într-un recipient izolat termic. Într-un sistem solar monobloc, apa menajeră obișnuită este folosită ca lichid de răcire.
  2. A doua opțiune este de a asigura alimentarea cu apă caldă cu un încălzitor pasiv de apă bazat pe principiul încălzirii indirecte. Lichidul de răcire (adesea antigel) este trimis sub presiune către schimbătorul de căldură al colectorului solar. După încălzire, lichidul încălzit este furnizat unui rezervor de stocare, în interiorul căruia este construită o bobină (care joacă rolul unui element de încălzire), înconjurată de apă pentru sistemul de alimentare cu apă caldă.
     Lichidul de răcire încălzește serpentina, transferând astfel căldura apei din recipient. Când robinetul este deschis, apa încălzită din rezervorul de stocare a căldurii curge către punctul de colectare a apei. Particularitatea unui sistem solar cu încălzire indirectă este capacitatea sa de a funcționa pe tot parcursul anului.

Principiul de funcționare folosit în sistemele solare costisitoare fabricate din fabrică este copiat și repetat în colectoarele de bricolaj.

Proiectele de funcționare ale încălzitoarelor solare de apă au o structură similară. Sunt fabricate numai din materiale vechi. Există scheme pentru producția de colecționari din:

• policarbonat;
• tuburi vid;
• Sticle PET;
• cutii de bere;
• radiator frigider;
• tuburi de cupru;
• Tevi HDPE si PVC.

Judecând după diagrame, „Kulibins” moderni preferă sistemele de casă cu circulație naturală, tip termosifon. Particularitatea soluției este că rezervorul de stocare este situat în punctul superior al sistemului de alimentare cu apă caldă. Apa circulă prin sistem prin gravitație și este furnizată consumatorului.

Distribuitor din policarbonat

Sunt realizate din panouri de tip fagure cu proprietăți bune de izolare termică. Grosimea foii de la 4 la 30 mm. Alegerea grosimii policarbonatului depinde de transferul de căldură necesar. Cu cât foaia și celulele din ea sunt mai groase, cu atât instalația poate încălzi mai multă apă.

Pentru a realiza singur un sistem solar, în special un încălzitor de apă solar de casă din policarbonat, veți avea nevoie de următoarele materiale:

• două tije filetate;
• colțuri de propilenă, fitingurile trebuie să aibă un racord exterior filetat;
• Tevi din plastic PVC: 2 buc, lungime 1,5 m, diametru 32;
• 2 mufe.

Țevile sunt așezate paralel cu carcasa. Conectați la alimentarea cu apă caldă prin supape de închidere. Se face o tăietură subțire de-a lungul țevii în care poate fi introdusă o foaie de policarbonat. Datorită principiului termosifonului, apa va curge independent în canelurile (celulele) foii, se va încălzi și va intra în rezervorul de stocare situat în partea de sus a întregului sistem de încălzire. Pentru etanșarea și fixarea foilor introduse în țeavă se folosește silicon rezistent termic.

Pentru a crește eficiența termică a unui colector de policarbonat celular, foaia este acoperită cu orice vopsea selectivă. Încălzirea apei după aplicarea stratului selectiv accelerează de aproximativ două ori.

Distribuitor pentru tub de vid

În acest caz, nu va fi posibil să se descurce doar cu mijloace improvizate. Pentru a face un colector solar va trebui să cumpărați tuburi vidate. Acestea sunt vândute de companiile implicate în întreținerea sistemelor solare și direct de producătorii de încălzitoare solare de apă.

Pentru producția independentă, este mai bine să alegeți baloane cu tije de pene și un canal termic de conductă termică. Tuburile sunt mai ușor de instalat și schimbat dacă este necesar.

De asemenea, trebuie să achiziționați un bloc concentrator pentru un colector solar cu vid. Atunci când alegeți, acordați atenție performanței nodului (determinat de numărul de receptoare care pot fi conectate simultan la dispozitiv). Rama se realizeaza independent prin asamblarea unui cadru din lemn. Economiile la fabricarea la domiciliu, ținând cont de achiziția de tuburi vid gata făcute, vor fi de cel puțin 50%.

Sistem solar realizat din sticle de plastic

Pentru preparare veți avea nevoie de aproximativ 30 buc. Sticle PET. La asamblare, este mai convenabil să folosiți recipiente de aceeași dimensiune, 1 sau 1,5 litri. În etapa pregătitoare, etichetele sunt îndepărtate din sticle și suprafața este bine spălată. Pe lângă recipientele din plastic, veți avea nevoie de următoarele:

• 12 m furtun pentru udarea plantelor, diametru 20 mm;
• 8 adaptoare T;
• 2 genunchi;
• rola de folie de teflon;
• 2 robinete cu bilă.

La realizarea colectoarelor solare din sticle de plastic, în partea de jos a bazei se face o gaură egală cu diametrul gâtului, în care se introduce un furtun de cauciuc sau o țeavă din PVC. Colectorul este asamblat în 5 rânduri a câte 6 sticle pe fiecare linie.

Într-o zi senină, în 15 minute. apa se va incalzi pana la o temperatura de 45°C. Având în vedere performanța ridicată, este logic să conectați un încălzitor solar de apă din sticle de plastic la un rezervor de stocare de 200 de litri. Acesta din urmă este bine izolat pentru a preveni pierderile de căldură.

Colector de cutii de bere din aluminiu

Aluminiul are caracteristici termice bune. Nu este surprinzător faptul că metalul este folosit pentru a face radiatoare de încălzire.

Cutiile de aluminiu pot fi folosite la fabricarea sistemelor solare de casă. Cutiile din tablă sau orice alt metal nu sunt potrivite pentru producție.

Pentru un panou solar vor fi necesare următoarele componente:

• borcane, aproximativ 15 buc. pe linie, corpul găzduiește 10-15 rânduri;
• schimbător de căldură - se folosește un colector format dintr-un furtun de cauciuc sau țevi de plastic;
• adeziv pentru lipirea conservelor;
• vopsea selectivă.

Suprafața cutiilor este vopsită întuneric. Cutia este acoperită cu sticlă groasă sau policarbonat.

Un colector solar din cutii de aluminiu este adesea realizat pentru încălzirea aerului. Când utilizați lichid de răcire cu apă, eficiența termică a dispozitivului scade.

Sistem solar de la frigider

O altă soluție populară care necesită timp și bani minim. Colectorul solar este realizat din caloriferul unui frigider vechi. Bobina este deja vopsită în negru. Este suficient doar să puneți grila într-o carcasă de lemn cu izolație și să o conectați la sursa de apă caldă folosind lipire.

Există o opțiune pentru a face un aparat de aer condiționat dintr-un condensator. Pentru a face acest lucru, mai multe radiatoare sunt conectate într-o singură rețea. Dacă este posibil să cumpărați ieftin aproximativ 8 buc. condensatoare, fabricarea unui colector este destul de posibilă.

Colector tub de cupru

Cuprul are proprietăți termice bune. La fabricarea unui colector solar din cupru, se folosesc următoarele:

• conducte cu diametrul de 1 1/4”, utilizate la instalarea sistemelor de incalzire si alimentare cu apa calda;
• țevi de 1/4" utilizate în sistemele de aer condiționat;
• arzător de gaz;
• lipire și flux.

Corpul grilei radiatorului este asamblat din conducte de cupru cu un diametru mare. În suprafață se forează găuri egale cu 1/4". În canelurile rezultate se introduc țevi cu diametrul corespunzător. Radiatorul este acoperit cu sticlă sau policarbonat. Cuprul este vopsit cu vopsea selectivă.

Cazan solar realizat din tevi HDPE si furtunuri PVC

În producția de sisteme solare se folosește aproape orice material disponibil. Există soluții care vă permit să realizați un colector din furtun ondulat, un furtun de cauciuc folosit pentru udarea plantelor.

Sistemele solare nu sunt realizate din țevi metal-plastic din cauza garnituri de cauciuc care nu pot rezista la căldură puternică. Cu radiații solare intense, încălzirea în colector ajunge la 300°C. Dacă sunt supraîncălzite, garniturile se vor scurge cu siguranță.

Este posibil să se fabrice un colector solar din țeavă inoxidabilă ondulată. Popularitatea soluției se datorează vitezei și ușurinței instalării. Țeava ondulată din oțel inoxidabil este așezată în inele sau șerpi. Dezavantajul este costul relativ ridicat al țevii ondulate din inox.

În ciuda opțiunilor existente descrise mai sus, colectoarele solare din propilenă și conducte HDPE rămân cele mai populare. Fiecare opțiune are propriile sale avantaje:

• Colector solar realizat din tevi HDPE- pentru fabricatie alege un material rezistent la caldura. Sunt vândute un număr mare de fitinguri pentru a facilita asamblarea unui radiator de acumulare a căldurii. Țevile din polietilenă de joasă densitate sunt inițial de culoare neagră sau albastru închis, deci nu necesită vopsire.
• Colector solar realizat din tevi PVC- popularitatea soluției constă în ușurința instalării structurii, realizată prin lipire. Prezența unui număr mare de unghiuri, teuri, femele americane și alte fitinguri facilitează procesul de asamblare. Folosind lipirea, puteți crea un schimbător de căldură colector de orice configurație.

Realizarea unui colector solar de apă caldă din conducta PEX:

Toate țevile descrise sunt utilizate cu o eficiență diferită ca miez în fabricarea unui colector solar de casă din sticle de plastic și cutii de aluminiu.

Cum se face o acoperire selectivă

Un colector foarte eficient are un grad ridicat de absorbție a energiei solare. Razele lovesc o suprafață întunecată și apoi o încălzesc. Cu cât sunt respinse mai puține radiații din absorbantul colectorului solar, cu atât mai multă căldură rămâne în sistemul solar.

Pentru a asigura o acumulare suficientă de căldură, este necesar să se creeze o acoperire selectivă. Există mai multe opțiuni de producție:

• Acoperire cu colector selectiv de casă- folositi orice vopsele negre care lasa o suprafata mata dupa uscare. Există soluții atunci când o pânză uleioasă întunecată opaca este folosită ca absorbant de colector. Smalțul negru se aplică pe țevile schimbătorului de căldură, pe suprafața cutiilor și sticlelor, cu efect mat.
• Acoperiri speciale absorbante- poti merge invers achizitionand o vopsea selectiva speciala pentru colector. Vopselele și lacurile selective conțin plastifianți polimerici și aditivi care asigură o bună aderență, rezistență la căldură și un grad ridicat de absorbție a razelor solare.

Sistemele solare utilizate exclusiv pentru încălzirea apei vara se pot descurca cu ușurință vopsind absorbantul în negru folosind vopsea obișnuită. Colectoarele solare de casă pentru încălzirea unei case iarna trebuie să aibă o acoperire selectivă de înaltă calitate. Nu te poți zgâri cu vopsea.

Sistem solar de casă sau din fabrică - care este mai bun?

Este nerealist să faci acasă un colector solar care să poată fi comparat cu produsele din fabrică în ceea ce privește caracteristicile tehnice și performanța. Pe de altă parte, dacă pur și simplu trebuie să furnizați suficientă apă pentru un duș de vară, energia solară va fi suficientă pentru a funcționa un simplu boiler de casă.

În ceea ce privește colectoarele de lichid care funcționează iarna, nici măcar toate sistemele solare din fabrică nu pot funcționa la temperaturi scăzute. Sistemele pentru toate anotimpurile sunt cel mai adesea dispozitive cu conducte de căldură în vid, cu eficiență sporită, capabile să funcționeze la temperaturi de până la –50°C.

Colectoarele solare din fabrică sunt adesea echipate cu un mecanism rotativ care ajustează automat unghiul de înclinare și direcția panoului la punctele cardinale, în funcție de locația Soarelui.

Un încălzitor solar eficient de apă este unul care își îndeplinește pe deplin scopul propus. Pentru a încălzi apa pentru 2-3 persoane vara, vă puteți descurca cu un colector solar obișnuit, realizat cu propriile mâini din materiale improvizate. Pentru încălzire iarna, în ciuda costurilor inițiale, este mai bine să instalați un sistem solar din fabrică.

Curs video despre realizarea unui încălzitor de apă solar cu panou

Conceptul de locuință eficientă energetic presupune crearea, implementarea și exploatarea surselor de energie regenerabilă. Colectoarele solare de bricolaj, care erau extrem de rare nu cu mult timp în urmă, au devenit din ce în ce mai des întâlnite.

Îmbunătățirea constantă a sistemelor solare și o scădere semnificativă a prețurilor pentru acestea au dus la apariția lor și mai mare în viața de zi cu zi. Costul modelelor din fabrică astăzi este comparabil cu costurile necesare instalării unui sistem clasic de încălzire. Cu toate acestea, oricine poate face această tehnologie pe cont propriu.

Principiul de funcționare al colectorului solar

Pentru a descrie pe scurt principiul de funcționare al colectorului, este necesară captarea energiei termice solare. Ulterior, este concentrat și folosit de oameni.

Sistemul de colectare este format din următoarele componente:

• Acumulator termic (recipient obișnuit pentru lichid)
• Circuit de schimb de căldură
• Direct colector

Lichidul de răcire lichid sau gazos circulă prin colector. Energia rezultată îl încălzește și, printr-un rezervor de stocare montat, transferă căldură apei.

Lichidul încălzit este depozitat în rezervor până când este utilizat. Domeniul de aplicare al acestuia este foarte larg - de la nevoile casnice obișnuite până la încălzirea locuinței. Pentru a preveni răcirea rapidă a apei, este necesar să izolați corespunzător recipientul.

Circulația apei în colector se face într-unul din două moduri: sau forțat. În rezervorul de stocare poate fi montat un element suplimentar care încălzește lichidul, care se va porni când se ajunge la temperaturi ambientale scăzute și menține temperatura apei, de exemplu, iarna, când solstitiul este scurt.

Video introductiv despre proiectarea unui încălzitor de apă

Tipuri de colectoare solare

Când plănuiți să instalați un colector solar cu propriile mâini în casă, trebuie să vă decideți asupra tipului de design:

Modelele în care aerul este lichidul de răcire sunt folosite extrem de rar. Acest lucru se datorează proprietăților lichidului - conduce căldura mult mai bine decât gazul. Colectoarele de aer sunt adesea realizate în formă plană, astfel încât aerul, în contact cu dispozitivul de absorbție, să se încălzească în mod natural.

diagrama colectorului solar de aer

Colectori solari in vid

Modelele de vid sunt cele mai complexe. În loc de o cutie care este acoperită cu sticlă, folosește tuburi mari de sticlă. In interiorul lor se gasesc tuburi cu un diametru mai mic, care contin un absorbant care colecteaza energia termica. Există un vid între tuburi, acesta acționează ca un izolator termic.

Captatoare solare plate

Cel mai comun este un colector solar plat, în interiorul căruia există un strat absorbant special plasat într-o cutie de sticlă. Este conectat la tuburi prin care se deplasează lichidul de răcire (de obicei propilenglicol).

diagrama colector solar plat

Dar atunci când decideți să faceți un colector solar cu propriile mâini, trebuie să înțelegeți că este imposibil să faceți astfel de dispozitive complexe, similare cu cele industriale. În plus, eficiența lor va fi semnificativ mai mică, durata lor de viață va fi mai scurtă, dar la fel și investițiile lor materiale.

Desene structurale

Să începem

Înainte de a construi un colector solar, este necesar să faceți calculele adecvate și să determinați câtă energie ar trebui să producă. Dar nu ar trebui să vă așteptați la o eficiență ridicată de la o instalație de casă. După ce ați stabilit că va fi suficient, puteți începe.

Lucrarea poate fi împărțită în mai multe etape principale:

1. Faceți o cutie
2. Faceți un radiator sau un schimbător de căldură
3. Faceți o cameră frontală și un dispozitiv de stocare
4. Asamblați colectorul

Pentru a face o cutie pentru un colector solar cu propriile mâini, ar trebui să pregătiți o placă tivita de grosime 25-35 mm si latime 100-130 mm. Fundul său ar trebui să fie din textolit, echipat cu coaste. De asemenea, ar trebui să fie bine izolat folosind spumă de polistiren (dar se preferă vata minerală), acoperită cu o foaie zincată.

După ce ați pregătit cutia, este timpul să faceți schimbătorul de căldură. Ar trebui să urmați instrucțiunile:

1. Este necesar să se pregătească 15 tuburi metalice cu pereți subțiri, de 160 cm lungime și două țevi de 70 cm lungime.
2. În ambele tuburi îngroșate, găurile sunt găurite cu diametrul tuburilor mai mici în care vor fi instalate. În acest caz, trebuie să vă asigurați că sunt coaxiale pe o parte, pasul maxim între ele este de 4,5 cm.
3. Următoarea etapă este că toate tuburile trebuie asamblate într-o singură structură și sudate în siguranță
4. Schimbătorul de căldură este montat pe o tablă zincată (anexat atașat la cutie) și fixat cu cleme din oțel (se pot realiza cleme metalice)
5. Se recomandă vopsirea fundului cutiei într-o culoare închisă (de exemplu, negru) - va absorbi mai bine căldura solară, dar pentru a reduce pierderile de căldură, elementele externe sunt vopsite în alb.
6. Pentru a finaliza instalarea colectorului, este necesar să instalați o sticlă de acoperire lângă pereți, fără a uita de etanșarea fiabilă a îmbinărilor.
7. Se lasa o distanta de 10-12 mm intre tuburi si sticla

Tot ce rămâne este să construim un rezervor de stocare sub colectorul solar. Rolul său poate fi jucat de un recipient sigilat, al cărui volum variază aproximativ 150-400 l. Dacă nu puteți găsi un astfel de butoi, puteți să sudați mai multe dintre ele mici.

La fel ca și colectorul, rezervorul de stocare este izolat complet de pierderile de căldură. Tot ce rămâne este să faci o cameră anterioară - un vas mic cu un volum de 35-40 de litri. Trebuie să fie echipat cu un dispozitiv de cădere a apei (o supapă pivotantă).

Cea mai responsabilă și importantă etapă rămâne - asamblarea colectorului împreună. Puteți face acest lucru:

1. Mai întâi trebuie să instalați camera frontală și spațiul de stocare. Este necesar să se asigure că nivelul lichidului în acesta din urmă este cu 0,8 m mai mic decât în ​​camera frontală. Deoarece în astfel de dispozitive se poate acumula multă apă, este necesar să ne gândim la modul în care acestea vor fi oprite în mod fiabil
2. Colectorul este amplasat pe acoperișul casei. Pe baza practicii, se recomandă să faceți acest lucru pe partea de sud, înclinând instalația la un unghi de 35-40 de grade față de orizontală.
3. Dar trebuie să țineți cont de faptul că distanța dintre rezervorul de stocare și schimbătorul de căldură nu trebuie să depășească 0,5-0,7 m, altfel pierderile vor fi prea semnificative.
4. La sfârșit, ar trebui să se obțină următoarea secvență: camera frontală trebuie să fie situată deasupra unității, aceasta din urmă - deasupra colectorului

Urmează cea mai importantă etapă - este necesar să conectați toate componentele împreună și să conectați rețeaua de alimentare cu apă la sistemul finit. Pentru a face acest lucru, va trebui să vizitați un magazin de instalații sanitare și să cumpărați fitingurile, adaptoarele, prizele și alte supape de închidere necesare. Se recomandă conectarea secțiunilor de înaltă presiune cu o țeavă cu un diametru de 0,5 inchi, secțiuni de joasă presiune cu un diametru de 1 inch.

Punerea în funcțiune se efectuează după cum urmează:

1. Unitatea este umplută cu apă prin orificiul de drenaj de jos
2. Camera anterioară este conectată și nivelurile de lichid sunt reglate
3. Este necesar să mergeți de-a lungul sistemului și să verificați dacă nu există scurgeri
4. Totul este gata pentru utilizarea de zi cu zi

Colector solar dintr-o bobină de frigider

Puteți face un colector solar cu propriile mâini dintr-o bobină obișnuită luată dintr-un frigider vechi. Pentru a lucra va trebui să vă pregătiți:

1. Bobina directă
2. Lamele și folie pentru cadru
3. Butoi sau rezervor de apă
4. Preș de cauciuc
5. Supape de închidere (supape, conducte etc.)
6. Sticlă

După spălarea bobinei de freon, trebuie să dărâmați cadrul de rack din jurul ei. Dimensiunile sale exacte vor depinde de dimensiunea unității de lucru care a fost scoasă din frigider. Covorul trebuie ajustat la lamele, printre care bobina trebuie pozitionata liber.

Un strat de folie este plasat pe covorașul de cauciuc (partea de jos a cadrului). Apoi bobina este fixată folosind cleme cu șurub. În pereți se fac găuri prin care vor trece țevi. Productivitatea poate fi crescută prin etanșarea îmbinărilor cu materiale de etanșare.

Fundul este, de asemenea, întărit cu șipci. Sticla este montată deasupra și fixată cu bandă adezivă. Pentru a evita griji, puteți tăia mai multe plăci de aluminiu și puteți face cleme din ele.

Video despre proiectarea tehnică și testarea colectorului solar:

In custodie

O structură precum un colector solar de bricolaj poate crește semnificativ nivelul de confort într-o casă de țară sau o casă de țară. Deși nesemnificativ, reduce costul energiei consumate generată de sursele clasice de energie.

A fost întotdeauna un vis să folosești energia solară pentru nevoile casnice. Această idee a început să se dezvolte în mod deosebit urgent în ultimii cincizeci de ani, când au apărut materiale noi care au făcut posibilă construirea unor structuri destul de eficiente. Au apărut și instrumente care pot fi folosite pentru a realiza structuri tehnologice complexe acasă.

Ideea de a încălzi apa cu ajutorul soarelui a fost implementată în cele mai vechi timpuri. Butoaiele obișnuite expuse la soare sau la umbră au absorbit fluxul de căldură din mediu pentru un anumit timp. Temperatura lichidului crește odată cu creșterea intensității radiației solare.

În anii șaptezeci și optzeci ai secolului al XIX-lea, Joseph Stefan și Ludwig Boltzmann au descoperit legea radiației termice. Ei au derivat formule de calcul pe baza cărora se determină fluxul de căldură primit de la Soare pe suprafața Pământului. Pentru obiectele situate pe Pământ, utilizați următoarea formulă:

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

F – suprafața de absorbție a căldurii, m2;

C 2 – gradul de emisivitate al suprafeței de percepție a căldurii;

T 1 este temperatura emițătorului termic, pentru suprafața Soarelui se acceptă în general că este T 1 = 6000 K;

T 2 – temperatura radiatorului – aceasta este suprafața încălzită de radiația solară, (T 2 = t 2 + 273), K;

unde t 2 este temperatura radiatorului (corpului de pe Pământ), °C;

ϕ – unghiul de incidență al razelor solare, °.

Ce este un colector și scopul colectoarelor solare

Un colector solar este un dispozitiv care colectează energia radiațiilor și apoi transferă căldura acumulată către consumatori. În practică, se folosește un alt termen - colector solar.

În funcție de scopul propus, instalațiile solare (instalații solare) se împart în:

• concentratoarele solare sunt dispozitive care colectează energia solară într-un flux îngust. Sunt folosite pentru topirea metalelor. La NPO Physics-Sun Institute (Tașkent) au fost dezvoltate și fabricate cuptoare de topire în care s-au atins temperaturi de peste 5000...5500 °C;
• panouri solare – dispozitive pentru transformarea radiațiilor de la Soare în energie electrică;
• instalații solare de desalinizare - mașini concepute pentru a produce apă dulce din apă cu conținut ridicat de săruri minerale;
• uscatoarele solare sunt dispozitive termice care elimina umezeala din legume si fructe folosind energia solara;
• încălzitoare solare (colector solar de aer) – instalații pentru transferul fluxului de căldură de la radiația infraroșie la lichide de răcire.

Cum funcționează un colector solar?

Pe lângă lumina vizibilă, radiația solară are și un spectru infraroșu invizibil. El este cel care transferă energia termică. Pe baza cercetărilor, s-a stabilit că în zona cu climă temperată intensitatea radiației termice la amiază ajunge la peste 5 kW/m2. În fig. Figura 1 arată dependența insolației totale pentru 48° latitudine nordică.

Orez. 1 Insolație totală a radiației solare pentru diferite perioade din zona temperată a Europei

Hrana pentru minte! Radiația termică se împarte în: directe și difuze. Prin urmare, chiar și într-o zi înnorată, se simte fluxul de căldură solară. Din ilustrația prezentată este clar că cantitatea de căldură primită în perioadele de vară și iarnă are diferențe semnificative. Prin urmare, la proiectarea dispozitivelor, se ia în considerare posibila eficiență, luând în considerare costurile.

Schema schematică a colectorului solar este prezentată în Fig. 2. Radiația solară pătrunde în colector printr-un gard translucid. Panoul de recepție, vopsit în negru, absoarbe căldura. Ca urmare, corpul negru se încălzește. Procesul de transfer de căldură ulterior are loc prin convecție. Căldura este transferată de la peretele încălzit către fluxul de lichid (gaz) care se deplasează prin conducte. Mediul în mișcare se încălzește.

Atenţie! Pentru a preveni pierderile de căldură, carcasa colectorului este izolată termic. Deoarece căldura primită în interior este folosită pentru încălzirea fluxului, intensitatea radiației reflectate de la panoul care primește radiația este scăzută.

Creșterea costurilor surselor tradiționale de energie încurajează proprietarii de case private să caute opțiuni alternative pentru încălzirea caselor și încălzirea apei. De acord, componenta financiară a problemei va juca un rol important atunci când alegeți un sistem de încălzire.

Una dintre cele mai promițătoare metode de alimentare cu energie este conversia radiației solare. În acest scop se folosesc sisteme solare. Înțelegerea principiului designului lor și a mecanismului de funcționare, realizarea unui colector solar pentru încălzire cu propriile mâini nu va fi dificilă.

Vă vom spune despre caracteristicile de proiectare ale sistemelor solare, vă vom oferi o diagramă simplă de asamblare și vă vom descrie materialele care pot fi utilizate. Etapele lucrării sunt însoțite de fotografii vizuale, materialul este completat de videoclipuri despre crearea și punerea în funcțiune a unui colecționar de casă.

Sistemele solare moderne sunt una dintre sursele de căldură. Sunt folosite ca echipamente auxiliare de încălzire care transformă radiația solară în energie utilă proprietarilor de case.

Ele sunt capabile să asigure pe deplin alimentarea cu apă caldă și încălzirea în timpul sezonului rece numai în regiunile sudice. Și numai dacă ocupă o suprafață suficient de mare și sunt instalate în zone deschise neumbrite de copaci.

În ciuda numărului mare de soiuri, principiul lor de funcționare este același. Oricare este un circuit cu un aranjament secvenţial de dispozitive care furnizează energie termică şi o transmit consumatorului.

Principalele elemente de lucru sunt colectoarele solare. Tehnologia plăcilor fotografice este ceva mai complicată decât cea a unui colector tubular.

În acest articol ne vom uita la a doua opțiune – un sistem de colectare solară.

Colectorii solari mai servesc ca furnizori auxiliari de energie. Este periculos să comutați complet încălzirea locuinței la un sistem solar din cauza incapacității de a prezice un număr clar de zile însorite

Colectorii sunt un sistem de tuburi conectate în serie la liniile de ieșire și de intrare sau așezate sub forma unei bobine. Apa de proces, fluxul de aer sau un amestec de apă și un fel de lichid care nu îngheață circulă prin tuburi.

Circulația este stimulată de fenomene fizice: evaporare, modificări de presiune și densitate de la trecerea de la o stare de agregare la alta etc.

Colectarea și acumularea energiei solare se realizează prin absorbante. Aceasta este fie o placă metalică solidă cu o suprafață exterioară înnegrită, fie un sistem de plăci individuale atașate la tuburi.

Pentru fabricarea părții superioare a corpului, capacul, se folosesc materiale cu o mare capacitate de transmitere a luminii. Acesta poate fi plexiglas, materiale polimerice similare, tipuri de sticlă tradițională călită.

Pentru a elimina pierderile de energie, izolația termică este plasată în cutia din spatele dispozitivului.

Trebuie spus că materialele polimerice nu tolerează destul de bine influența razelor ultraviolete. Toate tipurile de plastic au un coeficient de dilatare termică destul de ridicat, ceea ce duce adesea la depresurizarea carcasei. Prin urmare, utilizarea unor astfel de materiale pentru fabricarea corpului colector ar trebui limitată.

Apa ca lichid de răcire poate fi utilizată numai în sistemele concepute pentru a furniza căldură suplimentară în perioada de toamnă/primăvară. Dacă intenționați să utilizați sistemul solar pe tot parcursul anului, înainte de prima vată de frig, schimbați apa de proces cu un amestec de ea și antigel.

Dacă un colector solar este instalat pentru a încălzi o clădire mică care nu are nicio legătură cu încălzirea autonomă a cabanei sau cu rețele centralizate, se construiește un sistem simplu cu un singur circuit cu un dispozitiv de încălzire la început.

Lanțul nu include pompe de circulație și dispozitive de încălzire. Schema este extrem de simplă, dar poate funcționa doar în verile însorite.

Atunci când un colector este inclus într-o structură tehnică cu dublu circuit, totul este mult mai complicat, dar intervalul de zile potrivite pentru utilizare este semnificativ crescut. Colectorul procesează un singur circuit. Sarcina predominantă este plasată pe unitatea principală de încălzire, care funcționează cu energie electrică sau orice tip de combustibil.

Meșterii de acasă au inventat o opțiune mai ieftină - un schimbător de căldură spiralat din.

O soluție de buget interesantă este un absorbant de sistem solar realizat dintr-o țeavă de polimer flexibilă. Pentru conectarea la dispozitivele la intrare și la ieșire se folosesc fitinguri adecvate.Alegerea materialelor disponibile din care se poate realiza un schimbător de căldură cu colector solar este destul de largă. Acesta ar putea fi schimbătorul de căldură al unui frigider vechi, conducte de apă din polietilenă, radiatoare cu panouri de oțel etc.

Un criteriu important pentru eficiență este conductivitatea termică a materialului din care este realizat schimbătorul de căldură.

Pentru autoproducție, cuprul este cea mai bună opțiune. Are o conductivitate termică de 394 W/m². Pentru aluminiu, acest parametru variază de la 202 la 236 W/m².

Cu toate acestea, diferența mare a parametrilor de conductivitate termică dintre țevile de cupru și polipropilenă nu înseamnă că un schimbător de căldură cu țevi de cupru va produce volume de apă caldă de sute de ori mai mari.

În condiții egale, performanța unui schimbător de căldură din conducte de cupru va fi cu 20% mai eficientă decât performanța opțiunilor metal-plastic. Așadar, schimbătoarele de căldură realizate din țevi polimerice au dreptul la viață. În plus, astfel de opțiuni vor fi mult mai ieftine.

Indiferent de materialul țevilor, toate racordurile, atât sudate, cât și filetate, trebuie etanșate. Conductele pot fi așezate fie paralel între ele, fie sub formă de spirală.

Circuitul de tip bobină reduce numărul de conexiuni - acest lucru reduce probabilitatea de scurgeri și asigură un flux mai uniform de lichid de răcire.

Partea superioară a cutiei în care se află schimbătorul de căldură este acoperită cu sticlă. Ca alternativă, puteți utiliza materiale moderne, cum ar fi un analog acrilic sau policarbonat monolit. Materialul translucid poate să nu fie neted, ci canelat sau mat.

Concluzii și video util pe această temă

Procesul de fabricație al unui colector solar de bază:

Cum să asamblați și să puneți în funcțiune un sistem solar:

Desigur, un colector solar autofabricat nu va putea concura cu modelele industriale. Folosind materialele disponibile, este destul de dificil să se obțină eficiența ridicată pe care o au desenele industriale. Dar costurile financiare vor fi mult mai mici în comparație cu achiziționarea de instalații gata făcute.