Încălzitor de apă solar: instalație DIY

Nivelul de dezvoltare a tehnologiilor și materialelor moderne este atât de ridicat încât să nu folosească energia soarelui este nerezonabil din partea financiară și criminal în raport cu mediul. Din păcate, achiziția de instalații industriale pentru producerea de energie electrică și căldură este irațională datorită costurilor lor ridicate. Cu toate acestea, există o soluție: să faceți un colector solar productiv cu propriile mâini din materiale care pot fi găsite în cel mai apropiat magazin de hardware.
Conţinut
Scopul colectorului solar, avantajele și dezavantajele acestuia
Un încălzitor solar de apă (colector solar lichid) este un dispozitiv care folosește energia soarelui pentru a încălzi lichidul de răcire. Este utilizat pentru încălzirea spațiului, organizarea alimentării cu apă caldă, încălzirea apei în bazine etc.
Premisele pentru utilizarea unui încălzitor de apă ecologic este faptul că radiațiile solare cad pe Pământ tot anul, deși diferă ca intensitate iarna și vara. Deci, pentru latitudinile medii, cantitatea zilnică de energie din sezonul rece ajunge la 1-3 kW * h la 1 mp, în timp ce în perioada martie-octombrie această valoare variază de la 4 la 8 kW * h / m2. Dacă vorbim despre regiunile sudice, atunci numărul poate fi crescut în siguranță cu 20-40%.
După cum puteți vedea, eficiența instalației depinde de regiune, dar chiar și în nordul țării noastre, colectorul solar va asigura nevoia de apă caldă - principalul lucru este că sunt mai puțini nori pe cer. Dacă vorbim despre banda de mijloc și regiunile sudice, atunci instalația care funcționează de la Soare va putea înlocui boilerul și va acoperi nevoile mediului de încălzire pe timpul iernii. Desigur, vorbim despre încălzitoare de apă productive de câteva zeci de metri pătrați.
Economisirea de bani din bugetul familiei va ajuta bateria solară. Pentru a crea singur vă va ajuta următorul material:https://aquatech.tomathouse.com/ro/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html
Tabel: Distribuția energiei solare pe regiuni
Cantitatea medie zilnică de radiații solare, kW * h / m2 | |||||||||
Murmansk | Arkhangelsk | St.Petersburg | Moscova | Novosibirsk | Ulan-Ude | Khabarovsk | Rostov-pe-Don | Soci | Găsi |
2,19 | 2,29 | 2,60 | 2,72 | 2,91 | 3,47 | 3,69 | 3,45 | 4,00 | 3,99 |
Cantitatea medie zilnică de radiații solare în decembrie, kW * h / m2 | |||||||||
0 | 0,05 | 0,17 | 0,33 | 0,62 | 0,97 | 1,29 | 1,00 | 1,25 | 2,04 |
Cantitatea medie zilnică de radiații solare în iunie, kW * h / m2 | |||||||||
5,14 | 5,51 | 5,78 | 5,56 | 5,48 | 5,72 | 5,94 | 5,76 | 6,75 | 5,12 |
Colectoarele solare construite acasă nu pot fi comparate cu dispozitivele fabricate din fabrică, dar o instalație solară făcută la domiciliu va reduce costul încălzirii apei în scopuri menajere și va economisi electricitate atunci când este conectată la o mașină de spălat și o mașină de spălat vase.
Avantajele încălzitoarelor solare de apă:
- design relativ simplu;
- fiabilitate ridicată;
- funcționare eficientă indiferent de anotimp;
- durată de viață lungă;
- posibilitatea de a economisi gaze și energie electrică;
- nu este necesară permisiunea de instalare a echipamentului;
- greutate ușoară;
- ușurință de instalare;
- autonomie deplină.
În ceea ce privește aspectele negative, nici o singură instalație pentru producerea de energie alternativă nu poate trece fără ele. În cazul nostru, dezavantajele includ:
- costuri ridicate ale echipamentelor din fabrică;
- dependența eficienței colectorului solar de anotimp și latitudine;
- expunerea la grindină;
- costuri suplimentare pentru instalarea unui rezervor de stocare a căldurii;
- dependența eficienței energetice a dispozitivului de tulbure.
Tipuri de încălzitoare solare de apă: alegerea designului pentru auto-fabricare
În funcție de temperatura pe care o dezvoltă încălzitoarele solare, distingeți:
- dispozitive cu temperaturi scăzute - proiectate pentru încălzirea lichidelor până la 50 ° C;
- colectoare solare de temperatură medie - cresc temperatura apei de evacuare la 80 ° C;
- instalații la temperaturi ridicate - încălziți lichidul de răcire până la un punct de fierbere.
Acasă, puteți construi un încălzitor de apă solar de primul sau al doilea tip. Pentru fabricarea unui colector de temperaturi ridicate, vor fi necesare echipamente industriale, tehnologii noi și materiale scumpe.
După proiectare, toate colectoarele solare de lichid sunt împărțite în trei tipuri:
- încălzitoare de apă plate;
- dispozitive termosifon vid;
- helioconcentrators.
Colectorul solar plat este o cutie izolată termic. În interior sunt instalate o placă cu absorbție ușoară și un contur tubular. Panoul absorbant (absorbant) are o conductivitate termică crescută. Datorită acestui fapt, este posibil să se obțină un transfer maxim de energie în lichidul de răcire care circulă de-a lungul circuitului încălzitorului de apă. Simplitatea și eficiența plantelor plate se reflectă în numeroase modele dezvoltate de meșteri.
Principiul de funcționare a încălzitoarelor solare cu vid se bazează pe efectul unui termos. Designul se bazează pe zeci de baloane duble de sticlă. Tubul exterior este realizat din sticlă temperată rezistentă la impact, care rezistă la grade și vânt. Tubul interior are un înveliș special pentru a crește absorbția de lumină. Aerul este pompat din spațiul dintre elementele becului, ceea ce evită pierderea de căldură. În centrul structurii există un circuit termic din cupru umplut cu un lichid de răcire cu fierbere mică (freon) - este încălzitorul colectorului solar de vid. În proces, fluidul de proces se evaporă și transferă energia termică a fluidului de proces în circuitul principal. În această calitate, antigelul este mai des utilizat. Acest design asigură performanța sistemului la temperaturi de până la -50 ° C. Acasă, este dificil să construiești o astfel de plantă, astfel încât există câteva structuri de tip casnic în vid.
Concentratorul solar de la bază are o oglindă sferică capabilă să focalizeze radiația solară până la un punct. Încălzirea lichidului are loc într-un circuit metalic în spirală, care este plasat în centrul instalației. Avantajul concentratoarelor solare este capacitatea de a dezvolta temperaturi ridicate, dar nevoia unui sistem de urmărire pentru Soare reduce popularitatea acestora în rândul producătorilor de casă.
Pentru fabricarea la domiciliu, încălzitoarele solare plate construite folosind materiale termoizolante, sticla cu transmisie ridicată și amortizoare de cupru sunt cele mai potrivite.
Dispozitivul și principiul funcționării unui colector solar plat
Încălzitorul de apă solar de casă este format dintr-un cadru plat din lemn (cutie) cu peretele din spate. În partea de jos se află elementul principal al dispozitivului - absorbantul. Cel mai adesea, este confecționat dintr-o foaie de metal atașată la o galerie tubulară. Eficiența transferului de energie depinde de contactul plăcii de absorbție cu conductele schimbătorului de căldură, prin urmare aceste piese sunt sudate sau lipite cu o cusătură continuă.
Circuitul lichid în sine este o serie de tuburi montate vertical. În părțile superioare și inferioare sunt conectate la conducte orizontale cu diametru crescut, destinate furnizării și selectării lichidului de răcire. Intrarea și ieșirea lichidului sunt dispuse în diagonală - datorită acestui fapt, este asigurată o îndepărtare completă a căldurii din elementele schimbătorului de căldură. Antigel pentru sistemele de încălzire sau alte soluții care nu îngheață sunt utilizate ca purtător de căldură.
Absorbitorul este acoperit cu vopsea absorbantă de lumină, sticla este plasată deasupra, iar cutia este protejată cu un strat de izolare termică. Pentru a simplifica sarcina, zona de geamuri este împărțită în părți, iar pentru a crește productivitatea, sunt folosite ferestre cu geam dublu. Designul închis creează un efect termos în colectorul solar și, în același timp, previne pierderea de căldură din cauza vântului, a ploii și a altor factori externi.
Soarele este o sursă de energie disponibilă pentru fiecare persoană. Acest articol va ajuta la echiparea colectorului solar:https://aquatech.tomathouse.com/ro/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html
Încălzitorul de apă solar funcționează astfel:
- Lichidul antigel încălzit în colectorul solar se ridică prin tuburi și intră în rezervorul de stocare a căldurii prin ramura de transfer de căldură.
- Deplasându-se de-a lungul schimbătorului de căldură instalat în rezervorul de depozitare, antigelul emană căldură apei.
- Lichidul de lucru răcit intră în partea inferioară a circuitului de încălzire a apei solare.
- Apa încălzită în rezervor crește și este luată pentru nevoile de alimentare cu apă caldă. Reaprovizionarea lichidului în rezervorul de stocare a căldurii are loc datorită alimentării cu apă conectată la partea inferioară. Dacă colectorul solar funcționează ca un sistem de încălzire a sistemului de încălzire, atunci o pompă de circulație este utilizată pentru a circula apa într-un circuit secundar închis.
Mișcarea constantă a lichidului de răcire și prezența unui acumulator de căldură vă permite să acumulați energie în timp ce soarele strălucește, și să o cheltuiți treptat chiar și atunci când steaua se ascunde în spatele orizontului.
Opțiuni de instalare solare de casă
O caracteristică a încălzitoarelor de apă solare este că aproape toate dispozitivele au același design al unei cutii izolate termic. Adesea rama este asamblată din cherestea și acoperită cu vată minerală și peliculă care reflectă căldura. În ceea ce privește amortizorul, pentru producerea sa se folosesc țevi din metal și plastic, precum și componente gata fabricate din echipamente casnice inutile.
Dintr-un furtun de grădină
Un furtun de grădină sau o țeavă de apă din PVC pliată de un melc are o suprafață mare, ceea ce vă permite să utilizați un circuit similar ca încălzitor de apă pentru nevoile unui duș, bucătărie sau încălzire la piscină. Desigur, în aceste scopuri este mai bine să luați materiale negre și să vă asigurați că folosiți rezervorul de depozitare, altfel absorbantul se va supraîncălzi în vârful căldurii de vară.
Din condensatorul unui frigider vechi
Un schimbător de căldură extern al unui frigider sau congelator care a expirat este un absorbant gata al unui colector solar. Tot ce mai rămâne de făcut este să-l dotați cu o foaie absorbantă de căldură și să o instalați în carcasă. Desigur, performanța unui astfel de sistem va fi mică, dar în sezonul cald, încălzitorul de apă din părțile echipamentului de refrigerare va acoperi nevoile de apă caldă dintr-o casă mică sau o căsuță.
De la un radiator plat al sistemului de încălzire
Fabricarea unui colector solar dintr-un radiator de oțel nu necesită chiar instalarea unei plăci absorbante. Este suficient să acoperiți dispozitivul cu vopsea negru termorezistentă și să-l montați într-o carcasă sigilată. Productivitatea unei instalații este mai mult decât suficientă pentru un sistem de apă caldă. Dacă faceți mai multe încălzitoare de apă, puteți economisi la încălzirea casei pe vreme însorită rece. Apropo, o instalație solară asamblată de la radiatoare va încălzi încăperile de serviciu, un garaj sau o seră.
Din conducte din polipropilenă sau polietilenă
Țevile din metal-plastic, polietilenă și polipropilenă, precum și fitinguri și dispozitive pentru instalarea lor, vă permit să construiți contururile sistemelor solare de orice dimensiune și configurație. Astfel de plante au performanțe bune și sunt folosite pentru încălzirea camerelor și pentru producerea apei calde pentru nevoile gospodăriei (bucătărie, baie etc.).
Din tuburi de cupru
Absorberile construite din plăci și tuburi de cupru au cel mai mare transfer de căldură, prin urmare, sunt utilizate cu succes pentru încălzirea mediului de încălzire a sistemelor de încălzire și pentru alimentarea cu apă caldă. Dezavantajele colectorilor de cupru includ costurile ridicate ale forței de muncă și costurile materialelor.
Metodologia de calcul solar
Calculul performanței colectorului solar solar se bazează pe faptul că, pentru o instalație de 1 mp, într-o zi limpede, sunt cuprinse între 800 și 1 mii de wați de energie termică. Pierderile acestei călduri pe partea inversă și pereții structurii sunt calculate prin coeficientul de izolare termică a izolației utilizate. Dacă se folosește spumă de polistiren, atunci coeficientul de pierdere de căldură pentru acesta este de 0,05 W / m × ° C. Cu o grosime a materialului de 10 cm și o diferență de temperatură de 50 ° C în interiorul și în afara structurii, pierderea de energie termică este de 0,05 / 0,1 × 50 = 25 W. Ținând cont de pereții și conductele laterale, această valoare este dublată. Astfel, cantitatea totală de energie de ieșire va fi de 50 W pe 1 mp din suprafața încălzitorului solar.
Pentru a încălzi 1 litru de apă pe grad, va fi necesară 1,16 W de energie termică, prin urmare, pentru modelul nostru de colector solar cu o suprafață de 1 metru pătrat și o diferență de temperatură de 50 ° C, vom putea obține un coeficient condițional de productivitate 800 / 1,16 = 689,65 / kg × ° C. Această valoare arată că o instalație de 1 metru pătrat va încălzi 20 de litri de apă la 35 ° C într-o oră.
Calculul productivității necesare unui încălzitor de apă solar se realizează conform formulei W = Q × V × δT, unde Q este capacitatea de căldură a apei (1,16 W / kg × ° C); V - volum, l; isT este diferența de temperatură la intrarea și ieșirea instalației.
Statisticile spun că pentru un adult, sunt necesari 50 de litri de apă caldă pe zi. În medie, pentru alimentarea cu apă caldă este suficient să creșteți temperatura apei cu 40 ° C, care, atunci când este calculată conform acestei formule, necesită un consum de energie W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. Pentru a afla zona colectorului solar, această valoare trebuie împărțită la cantitatea de energie solară pe 1 metru pătrat de suprafață la o latitudine geografică dată.
Realizarea unui încălzitor de apă solar cu un absorbant de cupru
Colectorul solar propus pentru fabricare într-o zi însorită de iarnă încălzește apa la o temperatură peste 90 ° C, iar pe vreme înnorată - până la 40 ° C. Acest lucru este suficient pentru a asigura casa cu apă caldă. Dacă doriți să vă încălziți casa cu energie solară, veți avea nevoie de mai multe dintre aceste instalații.
Energia solară este ideală pentru o pompă pentru a pompa apa. Nuanțele fabricării unei astfel de unități sunt descrise aici:https://aquatech.tomathouse.com/ro/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html
Materiale și instrumente necesare
Pentru a face un încălzitor de apă, veți avea nevoie de:
- foaie de cupru cu o grosime de cel puțin 0,2 mm dimensiune 0,98 × 2 m;
- conducta de cupru Ø10 mm, lungime 20 m;
- Ø22 mm tub de cupru 2,5 m lungime;
- 3 / 4˝ fir - 2 buc;
- 3 / 4˝ mufa - 2 buc;
- lipire moale SANHA sau POS-40 - 0,5 kg;
- flux;
- Produse chimice pentru înnegrirea absorbantului;
- Placă OSB de 10 mm grosime;
- colțuri de mobilier - 32 buc;
- Vată de bazalt grosime de 50 mm;
- izolație termoregolantă cu o grosime de 20 mm;
- șină 20x30 - 10m;
- garnitură pentru ușă sau fereastră - 6 m;
- geam cu o grosime de 4 mm sau geam cu geam dublu 0,98x2,01 m;
- șuruburi autofiletante;
- a picta.
În plus, pregătește următoarele instrumente:
- Bormasina electrica;
- un set de burghie pentru metal;
- „Coroană” sau freză pentru prelucrarea lemnului Ø20 mm;
- freză de țeavă;
- arzător de gaz;
- masca de respirație;
- pensulă;
- set de șurubelnițe sau șurubelniță;
- puzzle electric.
Pentru sertizarea circuitului, veți avea nevoie, de asemenea, de un compresor și un manometru proiectat pentru o presiune de până la 10 atmosfere.
Instrucțiuni pentru progresul muncii
- Cu ajutorul unui tăietor de conductă, un tub de cupru este tăiat în bucăți. Veți obține 2 părți Ø22 mm 1,25 m lungime și 10 elemente Ø10 mm 2 m lungime.
- În țevi groase, îndepărtați de marginea de 150 mm și efectuați 10 găuri de Ø10 mm la fiecare 100 mm.
- Tuburile subțiri sunt introduse în găurile obținute astfel încât acestea să iasă în interior cu cel mult 1-2 mm. În caz contrar, rezistența hidraulică excesivă va apărea în radiator.
- Folosind un arzător cu gaz, un pistol cu aer cald și o lipit, toate părțile caloriferului sunt interconectate.
Pentru a asambla radiatorul, puteți utiliza fitinguri speciale, dar în acest caz, costul sistemului solar va crește semnificativ. În plus, îmbinările pliabile nu garantează etanșeitatea structurii sub sarcini termodinamice variabile.
- Ștecherele și filetele sunt lipite în perechi la conductele de 3/4 de-a lungul diagonalelor caloriferului.
- După închiderea firului de ieșire cu un ștecher, se înșurubează un accesoriu pe intrarea colectorului asamblat și se conectează un compresor.
- Radiatorul este plasat într-un recipient cu apă și o presiune de 7-8 atm este pompată de compresor. Prin bulele care se ridică la îmbinări, ele judecă etanșitatea îmbinărilor lipite.
Dacă nu a fost găsit un rezervor adecvat pentru verificarea colectorului, atunci îl puteți asambla cu propriile mâini. Pentru a face acest lucru, din mijloacele improvizate (cherestea tăiată, cărămidă etc.) faceți o cutie sau un gard simplu și acoperiți-o cu folie de plastic.
- După verificarea etanșității, radiatorul este uscat și degresat. Apoi continuați la lipirea foii de cupru. Se lipeste foaia de absorbție la tuburi trebuie să fie o cusătură continuă pe întreaga lungime a fiecărui element al circuitului de cupru.
- Deoarece absorbitorul de colector solar este realizat din cupru, în loc de vopsire se poate folosi înnegrirea chimică.Acest lucru vă va permite să obțineți o acoperire selectivă reală la suprafață, cum este ceea ce se obține în fabrică. Pentru aceasta, o soluție chimică încălzită este turnată în rezervor pentru a verifica etanșeitatea și amortizorul este așezat cu fața în jos. În timpul reacției, temperatura reactivilor este menținută în orice mod posibil (de exemplu, prin pomparea constantă a soluției printr-un recipient cu un cazan).
Ca lichid pentru înnegrirea chimică, puteți utiliza o soluție de hidroxid de sodiu (60 g) și persulfat de potasiu sau sulfat de amoniu (16 g) în apă (1 l). Nu uitați că aceste substanțe sunt periculoase pentru oameni, iar procesul de oxidare a cuprului este asociat cu eliberarea de gaze nocive. Prin urmare, utilizarea echipamentului de protecție - un respirator, ochelari de protecție și mănuși de cauciuc este obligatorie, iar lucrarea în sine se face cel mai bine în aer liber sau într-o zonă bine ventilată.
- Din foaia OSB sunt decupate detalii pentru asamblarea corpului colector solar - partea inferioară este de 1x2 m, laturile de 0,16x2 m, partea superioară 0,18x1 m și cea inferioară 0,17x1 m a panoului, precum și 2 pereți de sprijin 0,13x0,98 m.
- O șină de 20 x 30 mm este tăiată în bucăți: 1,94 m - 4 buc. și 0,98 m - 2 buc.
- În pereții laterali, găurile Ø20 mm sunt realizate pentru conductele de intrare și ieșire, iar 3-4 părți Ø8 mm pentru microventilație sunt realizate în partea inferioară a colectorului.
- În pereți despărțitori, tăieturile se fac sub tuburile de absorbție.
- Se montează un cadru de susținere din șinele de 20x30 mm.
- Folosind colțuri de mobilier și șuruburi autofiletante, rama este acoperită cu panouri OSB. În acest caz, pereții laterali trebuie să se sprijine pe partea de jos - acest lucru va împiedica corpul să se devieze. Panoul inferior este coborât cu 10 mm față de restul pentru a-l acoperi cu sticlă. Acest lucru va preveni pătrunderea precipitațiilor în cadru.
- Instalați partiții interne.
- Partea inferioară și laturile corpului sunt izolate cu vată minerală și acoperite cu un sul de material care reflectă căldura.
- Amortizorul este plasat pe spațiul pregătit. Pentru a face acest lucru, demontați unul dintre panourile laterale, care sunt apoi amplasate.
- La o distanță de 1 cm de marginea superioară a cutiei, perimetrul interior al structurii este acoperit cu o bandă de lemn de 20x30 mm, astfel încât partea sa largă să atingă pereții.
- În jurul perimetrului gumă de etanșare lipit.
- Sticlă sticlă sau o fereastră cu geam dublu, al cărei contur este, de asemenea, lipit cu sigiliu pentru geamuri.
- Structura este presată cu un colț de aluminiu în care sunt găurite în prealabil găuri pentru șuruburi autofiletante. În această etapă, asamblarea colectorului este considerată completă.
Pentru a preveni scurgerea de umiditate și căldură, în toate etapele îmbinările și joncțiunile pieselor sunt tratate cu un material de etanșare siliconic. Pentru a proteja structura de precipitații, lemnul este acoperit cu o compoziție specială și vopsit cu email.
Caracteristici ale instalării și funcționării colectoarelor de încălzire cu lichid
Pentru a plasa colectorul solar, se alege un loc spațios care să nu întunecă întreaga oră a zilei. Bracket-ul de montare sau schela este realizată din bare de lemn sau metal, în așa fel încât înclinarea încălzitorului de apă să fie reglabilă de la 45 la 60 de grade de la axa verticală.
Conectarea la cazanul de încălzire indirectă sau acumulatorul de căldură se realizează folosind fitinguri filetate și conducte din cupru, metal-plastic sau polipropilenă multistrat. Sunt acoperite cu un strat de izolație termică.
Un rezervor de acumulare este plasat cât mai aproape de instalație pentru a reduce pierderile de căldură. În funcție de condiții, circulația naturală sau forțată a lichidului de răcire este organizată. În ultimul caz, un controler este utilizat cu un senzor de temperatură încorporat în conducta de ieșire. Pomparea fluidului de lucru de-a lungul circuitului se va activa atunci când temperatura acestuia atinge valoarea programată.
Un sistem de funcționare sezonieră este încărcat cu apă, în timp ce utilizarea pe tot parcursul anului a unui încălzitor de apă solar necesită utilizarea lichidului care nu îngheață. O opțiune ideală este un antigel special pentru sistemele solare, dar pentru economisirea lichidelor destinate radiatoarelor auto sau sistemelor de încălzire casnică sunt utilizate și ele.
Videoclip: încălzitor de apă solar
Construirea unui colector solar nu este doar o activitate interesantă și interesantă. Un încălzitor solar de apă vă va economisi bugetul familiei și va demonstra că este posibil să protejați mediul nu numai prin cuvinte, ci și în fapte reale.