Naudojant nemokamą saulės energiją, galima sutaupyti degalų ir elektros energijos, sunaudotos privačiam namui šildyti. Masiškai naudoti saulės sistemas trukdo aukšta šilumos imtuvų ir susijusios įrangos - akumuliacinės talpos, cirkuliacinio siurblio, elektroninio valdymo bloko ir kitų detalių - kaina. Vienintelis būdas sumažinti išlaidas yra saulės kolektorius savo rankomis pagaminti iš nebrangių medžiagų ir surinkti standartinę surišimo schemą.
Saulės šildytuvų veikimo principas
Prieš pradedant gaminti naminę saulės sistemą, verta ištirti gamykloje pagamintų saulės kolektorių įrenginį - orą ir vandenį. Pirmieji naudojami tiesioginiam patalpų šildymui, antrieji naudojami kaip vandens šildytuvai arba neužšąlantis aušinimo skystis - antifrizas.
Nuoroda. Antenos nėra labai populiarios dėl riboto funkcionalumo. Saulės vandens šildytuvai yra labiau paklausūs, nes jie gali tiekti šildymą, karštą vandenį ir pakelti temperatūrą lauko baseinuose.
Pagrindinis saulės sistemos elementas yra pats saulės kolektorius, siūlomas 3 versijose:
- Plokščias vandens šildytuvas. Tai uždaryta dėžutė, izoliuota iš apačios. Viduje yra šilumos kriauklė (absorberis), pagaminta iš metalo lakšto, ant kurio pritvirtinta varinė ritė. Viršuje yra padengtas patvariu stiklu.
- Oro šildytuvo kolektoriaus konstrukcija yra panaši į ankstesnę versiją, tik ventiliatoriaus cirkuliuojamas oras cirkuliuoja per vamzdžius, o ne aušinimo skysčio.
- Vamzdinio vakuuminio kolektoriaus įtaisas iš esmės skiriasi nuo plokščių modelių. Aparatą sudaro tvirtos stiklinės kolbos, kuriose dedami variniai vamzdeliai. Jų galai sujungti su 2 greitkeliais - tiekti ir grąžinti, iš kolbų išpumpuojamas oras.
Papildymas. Yra dar vienas vakuuminių vandens šildytuvų tipas, kai stiklinės kolbos yra sandariai uždaromos ir užpildomos specialia medžiaga, kuri išgaruoja žemoje temperatūroje. Garavimo metu dujos sugeria didelį kiekį šilumos, perduodamos į vandenį. Šilumos perdavimo metu medžiaga vėl kondensuojasi ir teka į kolbos dugną, kaip parodyta paveikslėlyje.
Išvardyti kolektorių tipai naudoja tiesioginį saulės radiacijos (kitaip - insoliacijos) šilumos perdavimo į tekančią skystį ar orą principą. Plokščio vandens šildytuvas veikia taip:
- Vanduo arba antifrizas juda per varinį šilumokaitį 0,3–0,8 m / s greičiu, siurbdamas cirkuliaciniu siurbliu (nors yra ir gravitacinių modelių lauko dušams).
- Saulės spinduliai kaitina sugeriamąjį lakštą ir su juo sandariai sujungtą ritės vamzdį. Tekančio aušinimo skysčio temperatūra pakyla 15–80 laipsnių, priklausomai nuo sezono, paros laiko ir gatvės oro.
- Kad būtų išvengta šilumos nuostolių, korpuso dugnas ir šoniniai paviršiai yra izoliuojami poliuretano putomis arba ekstruzinio polistireno putplasčiu.
- Skaidrus viršutinis stiklas turi 3 funkcijas: jis apsaugo pasirinktinę absorberio dangą, neleidžia vėjui pūsti ritės ir sukuria uždarą oro tarpą, kuris sulaiko šilumą.
- Karštas šilumos nešiklis patenka į akumuliacinės talpos - buferinio rezervuaro ar netiesioginio šildymo katilo šilumokaitį.
Kadangi vandens temperatūra aparato kontūre kinta keičiantis sezonams ir dienoms, saulės kolektoriaus negalima tiesiogiai naudoti karštam ir karštam vandeniui ruošti. Iš saulės gaunama energija per rezervuaro ritę - akumuliatorių (katilą) į pagrindinį šilumos nešiklį perduodama.
Išimtis yra saulės įrenginiai baseinams, kurie šildo rezervuaro vandenį tiesiai arba per paprastą šilumokaitį.
Vamzdinio aparato efektyvumą padidina vakuumas ir vidinė atspindinti siena kiekvienoje kolboje. Saulės spinduliai laisvai praeina per beorį sluoksnį ir pašildo vario vamzdį antifrizu, tačiau šiluma negali įveikti vakuumo ir išeiti į išorę, todėl nuostoliai yra minimalūs. Kita radiacijos dalis patenka į atšvaitą ir nukreipta į vandens liniją. Gamintojų teigimu, įrengimo efektyvumas siekia 80%.
Mes gaminame vandens kolektorių
Dulkių tipo vandens šildytuvas negali būti gaminamas namuose dėl suprantamų priežasčių. Todėl mes pasirenkame plokščią dizainą su šilumokaičiu ir absorberiu, surenkančiu saulės šviesą. Idealiu atveju jums reikia apskaičiuoti imtuvo plotą ir išleidžiamo vandens temperatūrą, kuri priklauso nuo daugelio veiksnių:
- gyvenamasis regionas ir insoliacijos lygis;
- aplinkos temperatūra, ypač žiemą;
- šilumos mainų paviršiaus plotas, pagal kurį matomas saulės poveikis;
- ritės medžiaga ir danga;
- įleidžiamo aušinimo skysčio temperatūra;
- plokštės kampas saulės atžvilgiu;
- vandens srautas per šilumokaičio vamzdžius.
Internete nėra sunku rasti saulės kolektoriaus našumo skaičiavimus, tačiau įspėjame jus - skaičiavimai yra labai netikslūs.
Pavyzdys. Remiamasi faktu: gryną dieną 500 m² - 500 W saulės energijos patenka į 1 m² paviršiaus. Be to, naudodami mokyklinę formulę m = Q / 1,163 x Δt, mes nustatome vandens masę, šildomą 40 ° C temperatūroje 1 m² šilumokaičiu: 500/1 163 x 40 = 10,7 litro per valandą. Su 800 W / m² izoliacija galima šildyti 17,2 l / h. Bet velnias yra detalėse: pradinis skaičius 0,5–0,8 kW už kvadratinį metrą yra labai apytikslis skaičius.
Mes siūlome supaprastintą požiūrį į problemą, aprašytą nuosekliose instrukcijose:
- Nustatykite vietą ir plotą, kurį esate pasirengę skirti kolekcionieriui.
- Remdamiesi medžiagų kainomis, pasirinkite tinkamą ritės ir korpuso surinkimo variantą.
- Padarykite prototipą, prijunkite prie šildymo ar vandens tiekimo pagal teisingą schemą. Įrišimo būdus parodysime tolesniuose šio straipsnio skyriuose.
- Išbandykite šildymo kontūrą namuose ir padarykite tolesnes išvadas dėl galios padidinimo / sumažinimo, konstrukcijos pakeitimo ir pan.
Dabar mes pereisime kiekvieną etapą atskirai, sutelkdami dėmesį į spąstus.
Šiluminės instaliacijos pastatymas
Tiesą sakant, naminio kolekcionieriaus vieta yra tik dvi: ant pastato stogo arba atviroje namo zonoje. Rinkdamiesi vietą, laikykitės paprastų taisyklių:
- Aikštelė turėtų būti kiek įmanoma apšviesta dienos metu, neuždengta medžių ir kitų pastatų.
- Montuojant ant stogo, pasirenkamas švelnesnis nuolydis, kuriame saulės spinduliai visada būna. Akivaizdu, kad stati sulaužyto mansardinio stogo dalis neveiks.
- Nesiimkite karšto vandens, skirto šildymui ar karšto vandens tiekimui, toli nuo jūsų namų. Padidės tiekimo vamzdynų ilgis, šilumos nuostoliai ir įrengimo išlaidos.
- Orientuokite į žemės kolektorių taip, kad saulė, vizualiai judama iš rytų į vakarus, nuolat apšviestų šilumos kriauklę. Skydo montavimo kampas yra 60 ± 15 °.
Pastaba. Šildymo elemento efektyvumą galima padidinti naudojant parabolinį saulės koncentratorių, surenkantį spindulius viename spindulyje, kuris siunčiamas į absorberį. Įgaubto veidrodžio konstrukcija ir surinkimo būdai parodyti vaizdo įraše.
Saulės augalai, skirti šildyti vandenį vasaros dušu, yra ant šio pastato stogo ir yra sujungti sunkio jėgos dėka. Prie baseino indo yra baseinų šildymo prietaisai.
Medžiagų parinkimas
Remdamiesi apžvalgomis ir temomis, aptartomis populiariame „Forumhouse“ forume, mes pasirinkome aksesuarų, skirtų gaminti saulės vandens šildytuvus, pasirinkimą. Taigi, stačiakampė imtuvo dėžutė paprastai yra pagaminta iš medinės sijos arba paruoštų senų langų rėmų. Korpuso galinė siena yra izoliuota bazalto vata, putų polistirenu arba ekstruzijos būdu pagamintu putų polistirenu.
Patarimas. Dėžutės dugnas gali būti pagamintas iš folijos polimero izoliacijos. Metalinis sluoksnis tarnaus kaip absorberis - jums nereikės dėti papildomo lakšto.
Namų meistrai gamina šilumokaičius iš įvairių vamzdžių:
- juodas polietilenas (HDPE);
- gofruotas nerūdijantis plienas;
- varis ir aliuminis;
- polipropilenas ir metalinis plastikas;
- tinklinis polietilenas;
- skydiniai plieniniai radiatoriai.
Efektyvumo ir ilgaamžiškumo požiūriu geriau naudoti vamzdžius iš aliuminio, vario ir nerūdijančio plieno, kurie pasižymi geriausiu šilumos laidumu. Medžiagos trūkumas yra didelė kaina.
Plastikiniai vamzdžiai yra daug pigesni nei metaliniai vamzdžiai ir lengviau montuojami. Tačiau naudojant polimerus reikia atsižvelgti į keletą niuansų:
- bet koks plastikas palaipsniui blogėja veikiant ultravioletiniams spinduliams;
- PPR vamzdžių sienos yra per storos, prastai veda šilumą;
- aukštos kokybės plastikas yra per brangus mūsų reikmėms, o pigus dažnai stratifikuojasi ant lenkimų ir greitai suyra saulėje;
- sukryžiuotas polietilenas „prisimena“ pradinį įlankos įlanką, patogu iš jo padaryti žiedinę ritę, o tiesinti nėra lengva;
- HDPE vamzdžiai, kuriuos jums reikia nusipirkti maisto serijai (su mėlyna juostele), jis yra geriau apsaugotas nuo ultravioletinės spinduliuotės.
Nuoroda. Paprasčiausias baseino šilumokaičio variantas yra juodoji sodo žarna, užmaunama „sraigė“. Medžiagos minusas yra gumos įtrūkimai dėl ilgalaikio saulės poveikio.
HDPE plonasieniai vamzdžiai yra puikus pasirinkimas pagal kainos ir kokybės santykį. Juodas paviršius gerai sugeria saulės šilumą, jungiamosios detalės yra nebrangios. Vamzdynas pritvirtinamas prie absorberio plastikiniais spaustukais arba skardos juostele ant varžtų.
Kaip sugeriantis lakštas gali būti naudojamas paprastas arba nerūdijančio plieno dažytas juodas dažymas. Idealiausias variantas yra lakštinis aliuminis arba varis.
Dėžutės viršus uždaromas šiomis skaidriomis medžiagomis, iš kurių galima rinktis:
- paprastas arba armuotas stiklas;
- permatomas plastikinis įvyniojimas;
- plonas korinis polikarbonatas.
Patarimas. Nenaudokite paruoštų dvigubo stiklo langų iš plastikinių langų kaip permatomą elementą. Žiemą, esant dideliam temperatūros skirtumui tarp gatvės oro ir uždarytos kolektoriaus kameros, dvisluoksnė pakuotė neatlaiko ir įtrūksta.
Surinkimo rekomendacijos
Saulės kolektoriaus gamybos procesas yra toks akivaizdus, kad nėra prasmės pilti žingsnis po žingsnio instrukcijas. Užduotis yra padaryti oro nepraleidžiančią kamerą, montuojant šilumokaitį ant metalinio absorberio. Mes tiesiog pateiksime keletą patarimų, kaip apsaugoti jus nuo klaidų:
- Šilumokaičio vamzdžiai gali būti klojami išilgai arba su spirale (sraigė). Padarykite nedidelį atstumą tarp gretimų linijų (posūkių) - nuo 1 iki 4 cm.
- Korpuso sandarumas pasiekiamas sutepant jungtis silikoniniu hermetiku arba uždedant gumines tarpines.
- Vamzdžiai pritvirtinami prie pagrindo bet kokiu patogiu būdu - plastikiniais spaustukais, metaline juostele arba tiesiog pritvirtinami šonuose savisriegiais varžtais.
- Visa vidinė ertmė yra dažyta karščiui atsparia juoda emaliu (parduodama aerozolių skardinėse).
- Vandens šildytuvo gale esančio izoliacinio sluoksnio storis yra mažiausiai 50 mm.
- Paprasčiausia ant viršaus užtraukti skaidrią plėvelę - tai yra geriausias prototipo pasirinkimas. Vėliau pakeisti stiklą nėra sunku.
Dar viena rekomendacija. Medines dalis reikia apdoroti antiseptiku.Iš plieninių profilių privirintą rėmą uždenkite gruntu ir 2 sluoksniais šviesių dažų.
Surinkę šilumos šalintuvo skydą, užpildykite ritę vandeniu ir patikrinkite, ar nėra nutekėjimų. Tada išbandykite saulės kolektorių - prijunkite išėjimą prie rezervuaro, įdiekite skydą saulėje ir periodiškai matuokite vandens temperatūrą, atsižvelgiant į šildymo laiką. Remiantis realiais rodikliais, lengva nustatyti vandens šildytuvo veikimą.
Elektros schema
Kolektorius, skirtas šildyti vandenį duše, yra sujungtas su akumuliacine talpa gravitacijos srauto dėka. Svarbi sąlyga: saulės kolektorių įrenginys turėtų būti po pagrindiniu rezervuaru, kad mažesnis tankis karštas vanduo pakiltų per vamzdį ir išstumtų šaltą. Tokios sistemos dizainas parodytas brėžinyje.
Prijungtas prie katilo ar šilumos akumuliatoriaus, saulės kolektorius veikia kaip visavertis šilumos šaltinis. Saulės sistemos gamintojai siūlo naudoti dviejų vamzdžių slėgio schemą, į kurią įeina reikiami rišamieji elementai:
- cirkuliacinis siurblys, sukuriantis 0,4 baro slėgį;
- išsiplėtimo bako membranos tipas;
- automatinis oro išleidimas;
- apsauginis vožtuvas, suprojektuotas veikti esant 2 barų slėgiui;
- manometras;
- termometras;
- uždarymo vožtuvai, papildomas vožtuvas;
- valdiklis su dviem temperatūros davikliais;
- tiekimo vamzdynų šilumos izoliacija.
Svarbus punktas. Jei prie buferio bako prijungta kelių kolektorių baterija, reikia padidinti siurblio talpą ir išsiplėtimo bako tūrį. Mažiausia membranos rezervuaro talpa yra 10% viso aušinimo skysčio kiekio grandinėje.
Schema veikia taip:
- Šilumnešis pritvirtinamas prie buferinio rezervuaro apatinės ritės, kur vanduo yra šaltesnis.
- Valdiklis jutikliais palygina vandens (antifrizo) temperatūrą tiekimo vamzdyje ir šilumos akumuliatorių.
- Elektroninis blokas sustabdo siurblį, kai vandens temperatūra bake yra lygi arba aukštesnė už srauto temperatūrą.
- Oras, patenkantis į grandinę, išleidžiamas per automatinį vožtuvą, sumontuotą sistemos viršuje.
- Jei aušinimo skystis perkaista per daug, nes siurblys sustoja (neįmanoma išjungti saulės), saugos vožtuvas veiks ir pašalins perteklinį slėgį.
Brangiausias grandinės elementas yra elektroninis valdymo blokas. Kaip aš galiu išsiversti be valdiklio:
- „Aliexpress“ parduotuvėje nusipirkite pigesnį termostatą, suveikiantį dėl temperatūros skirtumo;
- nustatykite dienos ir nakties laikmatį bei mechaninį termostatą, kad siurblys būtų išjungtas, kai buferio rezervuare yra didžiausia šiluma.
Kaip veikia pigus Kinijos valdymo blokas (kaina - 15 USD), žiūrėkite vaizdo apžvalgoje:
Šildymas saulės energija
Oro šildymo įrengimas atliekamas panašiu būdu, tik šilumokaitis pagamintas iš didesnio skersmens vamzdžių, o pūstuvą teikia ventiliatorius. Spinduliuotės imtuvą iš šių medžiagų gamina meistrai:
- aliuminio gofruotė ventiliacijai;
- plastikiniai buteliai, įstatyti vienas į kitą;
- raižytos alaus skardinės.
Dėžutėje padarytos 2 skylės oro vamzdžiams, į vidų įleistas smulkus tinklelis, pašalinantis vabzdžių patekimą. Ventiliatorius - aušintuvas iš kompiuterio - sumontuotas vienoje iš angų, šilumokaičio dalis nudažyta juoda spalva. Tiekimo vamzdžiai izoliuojami ir klojami šildomoje patalpoje. Oro kolektoriaus surinkimo algoritmas parodytas vaizdo įraše:
Išvada
Saulės kolektorių patrauklumą lemia kylančios energijos kainos. Nors žiemą vandens šildytuvų našumas mažėja, saulės šiluma leidžia žymiai sumažinti pagrindinio šaltinio - katilo - degalų sąnaudas. Jei norite kiek įmanoma daugiau šildyti savo sodybą nemokama saulės energija, patariame atkreipti dėmesį į instaliacijas su veidrodžių koncentratoriais.Šie ypač veiksmingi prietaisai yra plačiai naudojami Europoje ir Amerikoje.