Solarni grijač vode: Uradi sam

Razina razvijenosti modernih tehnologija i materijala toliko je visoka da je korištenje sunčeve energije nerazumno s financijske strane i kriminalno u odnosu na okoliš. Nažalost, kupnja industrijskih postrojenja za proizvodnju električne i toplinske energije je neracionalna zbog visokih troškova. Ipak, postoji rješenje: vlastitim rukama napraviti produktivan solarni kolektor od materijala koji se mogu naći u najbližoj trgovini hardvera.

Namjena solarnog kolektora, njegove prednosti i nedostaci

Solarni grijač vode (tekući solarni kolektor) je uređaj koji koristi energiju sunca za zagrijavanje rashladne tekućine. Koristi se za grijanje prostora, organizaciju opskrbe toplom vodom, grijanje vode u bazenima itd.

Solarni kolektor pružit će kući toplu vodu i toplinu.

Preduvjet za uporabu ekološkog grijača vode je činjenica da sunčevo zračenje pada na Zemlju tijekom cijele godine, iako se razlikuje po intenzitetu zimi i ljeti. Dakle, za srednje zemljopisne širine, dnevna količina energije u hladnoj sezoni doseže 1-3 kW * h po 1 kvadratnom metru, dok u razdoblju od ožujka do listopada ta vrijednost varira od 4 do 8 kW * h / m², Ako govorimo o južnim regijama, onda se brojke sigurno mogu povećati za 20-40%.

Kao što vidite, učinkovitost instalacije ovisi o regiji, ali čak i na sjeveru naše zemlje solarni će kolektor osigurati potrebu za toplom vodom - glavna stvar je da na nebu ima manje oblaka. Ako govorimo o srednjem traku i južnim krajevima, tada će instalacija koja radi od Sunca moći zamijeniti bojler i pokriti potrebe za grijanjem zimi. Naravno, govorimo o produktivnim grijačima vode od nekoliko desetaka četvornih metara.

Uštedite novac iz obiteljskog proračuna pomoći će solarnom baterijom. Da biste ga sami napravili pomoći će vam sljedeći materijal:https://aquatech.tomathouse.com/hr/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Tablica: Distribucija solarne energije po regijama

Solarni kolektori izgrađeni kod kuće ne mogu se uspoređivati ​​s tvornički napravljenim uređajima, ali domaća solarna instalacija smanjit će troškove grijanja vode za kućne potrebe i uštedjeti struju kada je spojena na perilicu i perilicu posuđa.

Prednosti solarnih grijača vode:

• relativno jednostavan dizajn;
• visoka pouzdanost;
• učinkovit rad bez obzira na godišnje doba;
• dug radni vijek;
• mogućnost uštede plina i električne energije;
• nije potrebno dopuštenje za ugradnju opreme;
• mala težina;
• jednostavnost instalacije;
• puna autonomija.

Što se negativnih aspekata tiče, nijedna instalacija za proizvodnju alternativne energije ne može bez njih. U našem slučaju, nedostaci uključuju:

• visoki troškovi tvorničke opreme;
• ovisnost učinkovitosti solarnog kolektora o sezoni i zemljopisnoj širini;
• izlaganje tuči;
• dodatni troškovi za ugradnju spremnika topline;
• ovisnost energetske učinkovitosti uređaja o oblačnosti.

Tvornički solarni kolektor nalikuje dizajneru, s kojim možete brzo sastaviti instalaciju potrebnih performansi

Vrste solarnih grijača vode: izbor dizajna za samostalnu proizvodnju

Ovisno o temperaturi koju razvijaju solarni grijači, razlikujte:

• niskotemperaturni uređaji - dizajnirani za zagrijavanje tekućina do 50 ° C;
• solarni kolektori srednje temperature - povećajte temperaturu izlazne vode na 80 ° C;
• instalacije na visokoj temperaturi - zagrijavaju rashladno sredstvo do točke ključanja.

Kod kuće možete izgraditi solarni grijač vode prve ili druge vrste. Za proizvodnju kolektora visokih temperatura trebat će industrijska oprema, nove tehnologije i skupi materijali.

Svi su tekući solarni kolektori po dizajnu podijeljeni u tri vrste:

• ravni grijači vode;
• vakuumski termosifonski uređaji;
• helioconcentrators.

Ravni solarni kolektor je kutija s niskom toplinskom izolacijom. Unutra se postavlja ploča koja apsorbira svjetlost i cjevasti obris. Ploča za apsorpciju (apsorber) ima povećanu toplinsku vodljivost. Zbog toga je moguće postići maksimalni prijenos energije na rashladno sredstvo koje kruži duž kruga grijača vode. Jednostavnost i učinkovitost ravnih biljaka ogleda se u brojnim dizajnovima koje su razvili majstori.

Unutar ravnog solarnog kolektora - ploča koja apsorbira svjetlost i cevasti krug

Princip rada vakuumskih solarnih grijača vode temelji se na učinku termosa. Dizajn se temelji na desecima dvostrukih staklenih tikvica. Vanjska cijev izrađena je od kaljenog stakla otpornog na udarce koji odolijeva stupnjevima i vjetru. Unutarnja cijev ima poseban premaz za povećanje apsorpcije svjetlosti. Zrak se pumpa iz prostora između elemenata žarulje, što izbjegava gubitak topline. U središtu strukture prolazi bakreni toplinski krug napunjen rashladnom tekućinom s niskim vretjem (freon) - to je grijač vakuumskog solarnog kolektora. U tom procesu procesna tekućina isparava i prenosi toplinsku energiju procesne tekućine u glavni krug. U toj se kvaliteti češće koristi antifriz. Ovaj dizajn osigurava dostupnost sustava na temperaturama do -50 ° C. Kod kuće je teško izgraditi takvo postrojenje, pa je malo domaćih struktura vakuumskog tipa.

U središtu dizajna vakuumskog solarnog kolektora - puno dvostrukih staklenih tikvica

Heliokoncentrator u osnovi ima sferno ogledalo sposobno fokusirati solarno zračenje do određene točke. Zagrijavanje tekućine odvija se u spiralnom metalnom krugu, koji je stavljen u fokus instalacije. Prednost solarnih koncentratora je mogućnost razvijanja visokih temperatura, ali potreba za sustavom praćenja za Sunce smanjuje njihovu popularnost među domaćim proizvođačima.

Izgraditi proizvodni solarni koncentrator kod kuće nije lak zadatak

Za proizvodnju kod kuće najprikladniji su ravni solarni grijači izgrađeni od toplinski izolacijskih materijala, stakla visoke propusnosti i apsorbera bakra.

Uređaj i princip rada ravnog solarnog kolektora

Domaći solarni grijač vode sastoji se od ravnog drvenog okvira (kutije) s praznim stražnjim zidom. Na dnu je glavni element uređaja - apsorber. Najčešće je izrađena od metalnog lima pričvršćenog na cevasti razdjelnik. Učinkovitost prijenosa energije ovisi o kontaktu apsorberske ploče s cijevima izmjenjivača topline, stoga su ti dijelovi zavareni ili lemljeni kontinuiranim šavom.

Sam krug tekućine je niz vertikalno postavljenih cijevi. U gornjem i donjem dijelu spojeni su na vodoravne cijevi povećanog promjera, koje su namijenjene za opskrbu i odabir rashladne tekućine. Ulaz i izlaz za tekućinu raspoređeni su dijagonalno - zahvaljujući tome osigurava se potpuno uklanjanje topline s elemenata izmjenjivača topline. Kao nosač topline koristi se antifriz za sustave grijanja ili druga rješenja za smrzavanje.

Apsorber je prekriven bojom koja upija svjetlost, staklo je postavljeno na vrh, a kutija je zaštićena slojem toplinske izolacije. Da bi se zadatak pojednostavio, područje ostakljenja podijeljeno je na dijelove, a kako bi se povećala produktivnost, koriste se dvostruko ostakljeni prozori. Zatvoreni dizajn stvara termos efekt u solarnom kolektoru i istovremeno sprečava gubitak topline zbog vjetra, kiše i drugih vanjskih čimbenika.

Sunce je izvor energije dostupan svakoj osobi. Ovaj će vam članak pomoći za opremanje solarnog kolektora:https://aquatech.tomathouse.com/hr/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html

Solarni grijač vode radi ovako:

1. Tekućina koja se ne smrzava, zagrijana u solarnom kolektoru, diže se kroz cijevi i ulazi kroz spremnik topline kroz ogranak za prijenos topline.
2. Krećući se uz izmjenjivač topline ugrađen u spremnik, antifriz odaje toplinu za vodu.
3. Ohlađena radna tekućina ulazi u donji dio kruga solarnog grijača vode.
4. Voda zagrijana u spremniku raste i uzima se za potrebe opskrbe toplom vodom. Dopunjavanje tekućine u spremniku topline nastaje zbog dovoda vode spojenog na donji dio. Ako solarni kolektor radi kao grijač sustava grijanja, tada se za cirkulaciju vode u zatvorenom sekundarnom krugu koristi cirkulacijska pumpa.

Stalno kretanje rashladne tekućine i prisutnost akumulatora topline omogućuje vam da akumulirate energiju dok sunce sja, i postupno je trošite čak i kad se zvijezda skriva iza horizonta.

Shema spajanja solarnog kolektora na spremnik nije tako složena

Domaće mogućnosti solarne instalacije

Značajka „uradi sam“ solarnih grijača vode je u tome što gotovo svi uređaji imaju isti dizajn termički izolirane kutije. Često je okvir sastavljen od drveta i prekriven mineralnom vunom i filmom koji reflektira toplinu. Što se tiče apsorbera, za njegovu proizvodnju koriste se metalne i plastične cijevi, kao i gotove komponente od nepotrebne kućanske opreme.

Iz vrtnog crijeva

Vrtno crijevo ili PVC cijev za vodu koju prekriva puž ima veliku površinu, što vam omogućuje korištenje sličnog kruga kao grijač vode za potrebe grijanja na otvorenom tušem, kuhinjom ili bazenom. Naravno, u ove je svrhe bolje uzeti crne materijale i obavezno koristiti spremnik, u suprotnom će se apsorber pregrijati u jeku ljetnih vrućina.

Ravni kolektor vrtnog crijeva - najlakši način zagrijavanja vode iz bazena

Iz kondenzatora starog hladnjaka

Vanjski izmjenjivač topline hladnjaka ili zamrzivača kojem je istekao rok trajanja je spreman apsorber solarnog kolektora. Preostalo je samo opremiti ga listom koji apsorbira toplinu i instalirati ga u kućište. Naravno, izvedba takvog sustava bit će mala, ali u toploj sezoni grijač vode iz dijelova rashladne opreme pokrit će potrebe za toplom vodom u maloj seoskoj kući ili vikendici.

Izmjenjivač topline starog hladnjaka gotovo je gotov apsorber za mali solarni grijač

Iz ravnog radijatora sustava grijanja

Izrada solarnog kolektora iz čeličnog radijatora uopće ne zahtijeva postavljanje upijajuće ploče. Dovoljno je prekriti uređaj crnom bojom otpornom na toplinu i montirati ga u zapečaćenom kućištu. Produktivnost jedne instalacije više je nego dovoljna za sustav tople vode. Ako napravite nekoliko grijača za vodu, možete uštedjeti na grijanju kuće na hladnom sunčanom vremenu. Usput, solarna instalacija sastavljena od radijatora zagrijavat će uslužne prostore, garažu ili staklenik.

Čelični radijator sustava grijanja poslužit će kao osnova za izgradnju ekološkog grijača vode

Od cijevi od polipropilena ili polietilena

Cijevi izrađene od metala plastike, polietilena i polipropilena, kao i fitinzi i uređaji za njihovu ugradnju omogućuju izgradnju kontura solarnih sustava bilo koje veličine i konfiguracije. Takve biljke imaju dobre performanse i koriste se za zagrijavanje prostorija i proizvodnju tople vode za potrebe kućanstva (kuhinja, kupaonica itd.).

Prednost solarnog kolektora napravljenog od plastičnih cijevi je niska cijena i jednostavnost ugradnje

Od bakrenih cijevi

Apsorberi izgrađeni od bakrenih ploča i cijevi imaju najveći prijenos topline, pa se uspješno koriste za grijanje medija za grijanje sustava grijanja i za opskrbu toplom vodom. Nedostaci kolektora bakra uključuju visoke troškove rada i troškove materijala.

Upotreba bakrenih cijevi i ploča za proizvodnju apsorbera jamči visoke solarne performanse

Metodologija solarnog izračuna

Proračun performansi solarnog solarnog kolektora temelji se na činjenici da na 1 kvadratnu instalaciju jasnog dana otpada 800 do 1000 vati toplinske energije. Gubici ove topline na naličju i zidovima konstrukcije izračunavaju se koeficijentom toplinske izolacije upotrijebljene izolacije. Ako se koristi polistirenska pjena, tada je za nju koeficijent gubitka topline 0,05 W / m × ° C. S debljinom materijala od 10 cm i temperaturnom razlikom od 50 ° C unutar i izvan konstrukcije, gubitak toplinske energije je 0,05 / 0,1 × 50 = 25 W. Uzimajući u obzir bočne zidove i cijevi, ta se vrijednost udvostručuje. Dakle, ukupna količina odlazne energije bit će 50 W na 1 m2 površine solarnog grijača.

Za zagrijavanje 1 litre vode po stupnju bit će potrebno 1,16 W toplinske energije, dakle, za naš model solarnog kolektora s površinom od 1 četvornog metra i temperaturnom razlikom od 50 ° C moći ćemo dobiti uvjetni koeficijent učinkovitosti 800 / 1,16 = 689,65 / kg × ° C. Ova vrijednost pokazuje da instalacija od 1 četvornog metra zagrijava 20 litara vode na 35 ° C u roku jednog sata.

Izračunavanje potrebne produktivnosti solarnog grijača vode provodi se prema formuli W = Q × V × δT, gdje je Q toplinski kapacitet vode (1,16 W / kg × ° C); V - volumen, l; δT je temperaturna razlika na ulazu i izlazu iz uređaja.

Statistika kaže da je za jednu odraslu osobu potrebno 50 litara tople vode dnevno. U prosjeku je za opskrbu toplom vodom dovoljno povisiti temperaturu vode za 40 ° C, što, izračunato prema ovoj formuli, zahtijeva potrošnju energije W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. Da biste otkrili područje solarnog kolektora, ovu vrijednost morate podijeliti s količinom sunčeve energije na 1 kvadratni metar površine na određenoj zemljopisnoj širini.

Proračun potrebnih solarnih parametara

Izrada solarnog grijača vode s apsorberom bakra

Solarni kolektor predložen za proizvodnju zimskog sunčanog dana zagrijava vodu na temperaturu iznad 90 ° C, a u oblačnom vremenu - do 40 ° C. To je dovoljno da kuću opskrbimo toplom vodom. Ako želite grijati svoj dom solarnom energijom, trebat će vam nekoliko ovih instalacija.

Solarna energija je idealno prikladna za pumpu koja pumpa vodu. Ovdje su opisane nijanse izrade takve jedinice:https://aquatech.tomathouse.com/hr/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html

Potrebni materijali i alati

Za izradu bojlera trebat će vam:

• bakreni lim debljine najmanje 0,2 mm, veličine 0,98 × 2 m;
• bakrena cijev Ø10 mm, duljina 20 m;
• Ø22 mm bakrena cijev duga 2,5 m;
• 3 / 4˝ navoj - 2 kom;
• 3 / 4˝ utikač - 2 kom;
• meka lemica SANHA ili POS-40 - 0,5 kg;
• fluks;
• kemikalije za crnjenje apsorbera;
• OSB ploča debljine 10 mm;
• uglovi za namještaj - 32 kom;
• Bazaltna vuna debljine 50 mm;
• lima izolacija topline od lima debljine 20 mm;
• željeznica 20x30 - 10m;
• brtva vrata ili prozora - 6 m;
• prozorsko staklo debljine 4 mm ili dvostruko ostakljeno prozor 0,98x2,01 m;
• samorezni vijci;
• boja.

Osim toga, pripremite sljedeće alate:

• električna bušilica;
• skup čepova za bušenje metala;
• „Kruna“ ili glodalica za drvene proizvode Ø20 mm;
• rezač za cijevi;
• plina plamenika;
• respirator;
• četka za boju;
• odvijač ili set odvijača;
• električna slagalica.

Za stiskanje kruga trebat će vam i kompresor i manometar dizajniran za tlak do 10 atmosfera.

Jednostavan plinski plamenik pogodan je za meko lemljenje

Upute za napredak rada

1. Pomoću rezača cijevi, bakrena cijev se izrezuje na komade. Dobit ćete 2 dijela Ø22 mm 1,25 m i 10 elemenata Ø10 mm 2 m.
2. U debelim cijevima uvući se od ruba 150 mm i izvesti 10 bušenja Ø10 mm na svakih 100 mm.
3. Tanke cijevi se ubacuju u dobivene rupe tako da strše prema unutra ne više od 1-2 mm. Inače će se u radijatoru pojaviti preveliki hidraulički otpor.
4. Pomoću plinskog plamenika, toplog zračnog pištolja i lemljenja svi su dijelovi radijatora međusobno povezani.
   

   Krug solarnog kolektora radi pod pritiskom, pa se posebna pozornost posvećuje nepropusnosti spojeva

    

   Za sastavljanje radijatora možete koristiti posebne armature, ali u ovom slučaju troškovi Sunčevog sustava znatno će se povećati. Osim toga, sklopivi spojevi ne jamče nepropusnost konstrukcije pod promjenjivim termodinamičkim opterećenjima.

5. Utikači i navojevi lemljeni su u paru do cijevi 3/4 zag duž dijagonala radijatora.
6. Nakon zatvaranja izlaznog navoja utikačem, na ulaz u sastavljenom kolektoru pričvrsti se spojnica i spoji kompresor.
   

   Kompresor je spojen pomoću priključka

7. Radijator se stavlja u spremnik s vodom, a kompresor pumpa tlak od 7-8 atm. Po mjehurićima koji se dižu na zglobovima, ocjenjuju čvrstoću lemljenih zglobova.
   

   Ako prikladan spremnik za provjeru kolektora nije pronađen, tada ga možete sastaviti vlastitim rukama. Da biste to učinili, od improviziranih sredstava (piljenog drveta, cigle itd.) Napravite kutiju ili jednostavnu ogradu i prekrijte je plastičnim omotom.

8. Nakon provjere nepropusnosti, radijator se suši i odmašćuje. Zatim nastavite lemljenje bakrenog lima. Lemljenje apsorberskog lima na cijevi treba biti kontinuirana šava duž cijele duljine svakog elementa bakrenog kruga.
   

   Lemljenje apsorberske mreže vrši se kontinuiranim šavom

9. Budući da je apsorber solarnog kolektora napravljen od bakra, umjesto bojenja može se upotrijebiti kemijsko crnjenje.To će vam omogućiti da dobijete pravi selektivni premaz na površini, poput onoga što se dobije u tvornici. Za to se zagrijana kemijska otopina izlije u spremnik za provjeru nepropusnosti i apsorber se postavi licem prema dolje. Tijekom reakcije održavajte temperaturu reagensa na bilo koji mogući način (na primjer, stalnim crpanjem otopine kroz spremnik s kotlom).
   

   Crnjenje bakra jedan je od najkritičnijih stupnjeva proizvodnje apsorbera

    

   Kao tekućinu za kemijsko crnjenje možete koristiti otopinu natrijevog hidroksida (60 g) i kalijevog persulfata ili amonijevog sulfata (16 g) u vodi (1 l). Zapamtite da su ove tvari opasne za ljude, a proces oksidacije bakra povezan je s oslobađanjem štetnih plinova. Stoga je upotreba zaštitne opreme - respirator, naočale i gumene rukavice obavezna, a sam rad najbolje je obavljati vani ili u dobro prozračenom prostoru.

10. Dijelovi za sastavljanje tijela solarnog kolektora izrezani su iz OSB lima - dno je 1x2 m, bočne stranice su 0,16x2 m, gornje 0,18x1 m, a donje 0,17x1 m ploče, kao i 2 potporna zida 0,13x0,98 m.
11. Šina 20 x 30 mm izrezana je na komade: 1,94 m - 4 kom. i 0,98 m - 2 kom.
12. U bočnim zidovima napravljeni su otvori Ø20 mm za ulazne i izlazne mlaznice, a u donjem dijelu kolektora izvedene su 3-4 rupe Ø8 mm za mikroventilaciju.
    

    Za mikroventilaciju potrebne su rupe.

13. U pregradama se izrađuju rezovi ispod cijevi apsorbera.
14. Podupirač je sastavljen od tračnica 20x30 mm.
15. Korištenjem kutova za namještaj i samoreznim vijcima okvir je obložen OSB pločama. Istodobno, bočni zidovi moraju počivati ​​na dnu - to će spriječiti da se tijelo odgurne. Donja ploča spušta se 10 mm od ostatka kako bi ga prekrila staklom. To će spriječiti da oborine uđu u kadar.
16. Ugradite unutarnje particije.
    

    Pri sastavljanju kućišta moraju koristiti kut građevine, inače se dizajn može pokazati previše glatkim

17. Dno i bočne stranice tijela izolirane su mineralnom vunom i prekrivene valjkom materijala koji reflektira toplinu.
    

    Bolje je koristiti mineralnu vunu s vodoodbojnom impregnacijom

18. Apsorber se postavlja na pripremljeni prostor. Da biste to učinili, demontirajte jednu od bočnih ploča koja se zatim postavljaju na mjesto.
    

    Shema unutarnjeg "pita" solarnog kolektora

19. Na udaljenosti od 1 cm od gornjeg ruba kutije unutarnji je perimetar građevine obložen drvenim letvama 20x30 mm tako da njegova široka strana dodiruje zidove.
20. Oko perimetra zalijepljena brtvena guma.
    

    Za brtvljenje koristite konvencionalnu brtvu prozora

21. Staklo stakla ili dvostruko ostakljenog prozora, čija je kontura također zalijepljena brtvom prozora.
22. Konstrukcija je pritisnuta aluminijskim kutom, u kojem su prethodno izbušene rupe za samorezne vijke. U ovoj se fazi skupljanje kolektora smatra dovršenom.
    

    Skupljen, debljina solarnog kolektora je oko 17 cm

Da bi se spriječilo istjecanje vlage i topline, u svim fazama spojevi i spojevi dijelova tretiraju se silikonskim brtvilom. Da bi zaštitio strukturu od padalina, drvo je obloženo posebnim sastavom i obojeno caklom.

Značajke ugradnje i rada tekućih razdjelnika grijanja

Za postavljanje solarnog kolektora odabrano je prostrano mjesto koje ne mrači cijelo dnevno svjetlo. Montažni nosač ili podokvir izrađen je od drvenih letvica ili metala na takav način da se nagib grijača vode može podesiti od 45 do 60 stupnjeva od okomite osi.

Za ugradnju solarnog grijača vode sastavite potporni okvir

Priključak na bojler neizravnog grijanja ili akumulator topline izvodi se pomoću navojnih spojnica i bakrenih, metalno-plastičnih ili višeslojnih polipropilenskih cijevi. Prekriveni su slojem toplinske izolacije.

Dijagram povezivanja solarnog grijača u sustavu s prisilnim kretanjem rashladne tekućine

Spremnik za smanjenje gubitka topline postavljen je što bliže instalaciji. Ovisno o uvjetima, organizira se prirodna ili prisilna cirkulacija rashladnog sredstva. U potonjem slučaju koristi se regulator s temperaturnim senzorom ugrađenim u izlaznu cijev. Pumpavanje radnog fluida duž kruga uključit će se kada njegova temperatura dosegne programiranu vrijednost.

Sustav koji radi sezonski puni se vodom, dok solarni grijač vode tijekom cijele godine zahtijeva upotrebu tekućine bez smrzavanja. Idealna opcija je poseban antifriz za solarne sustave, ali tekućine namijenjene automobilskim radijatorima ili kućnim sustavima grijanja također se koriste za uštedu.

Video: napravite sami solarni grijač vode

Izgradnja solarnog kolektora nije samo zanimljiva i uzbudljiva aktivnost. Solarni grijač vode uštedjet će vaš obiteljski proračun i dokazat će da možete zaštititi okoliš ne samo riječima, već i stvarnim djelima.