Solárny ohrievač vody: Inštalácia pre domácich majstrov

Úroveň rozvoja moderných technológií a materiálov je taká vysoká, že nevyužitie slnečnej energie je z finančného hľadiska neprimerané a kriminálne vo vzťahu k životnému prostrediu. Nákup priemyselných zariadení na výrobu elektriny a tepla je, bohužiaľ, vzhľadom na ich vysoké náklady iracionálny. Existuje však riešenie: vyrobiť produktívny solárny kolektor vlastnými rukami z materiálov, ktoré nájdete v najbližšom železiarstve.
obsah
Účel slnečného kolektora, jeho výhody a nevýhody
Solárny ohrievač vody (kvapalný solárny kolektor) je zariadenie, ktoré využíva slnečnú energiu na ohrev chladiacej kvapaliny. Používa sa na vykurovanie miestností, na organizáciu zásobovania teplou vodou, na ohrev vody v bazénoch atď.
Predpokladom používania ekologického ohrievača vody je skutočnosť, že slnečné žiarenie dopadá na Zem po celý rok, hoci v zime av lete sa líši intenzitou. V stredných zemepisných šírkach teda denné množstvo energie v chladnom období dosahuje 1 - 3 kW * h na 1 m 2 štvorcový, zatiaľ čo v období od marca do októbra sa táto hodnota pohybuje od 4 do 8 kW * h / m2, Ak hovoríme o južných regiónoch, počet sa môže bezpečne zvýšiť o 20 - 40%.
Ako vidíte, účinnosť inštalácie závisí od regiónu, ale aj v severnej časti našej krajiny bude solárny kolektor potrebovať teplú vodu - hlavná vec je, že na oblohe je menej mrakov. Ak hovoríme o strednom pruhu a južných regiónoch, potom bude inštalácia fungujúca od Slnka v zime vymeniť kotol a pokryť potreby vykurovacieho média. Hovoríme samozrejme o produktívnych ohrievačoch vody niekoľkých desiatok metrov štvorcových.
Ušetrite peniaze z rodinného rozpočtu. Slnečnej batérii pomôže. Ak to urobíte sami, pomôžu vám nasledujúce materiály:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html
Tabuľka: Distribúcia slnečnej energie podľa regiónov
Priemerné denné množstvo slnečného žiarenia, kW * h / m2 | |||||||||
Murmansk | Arkhangelsk | St. Petersburg | Moskva | Novosibirsk | Ulan-Ude | Chabarovsk | Rostov na Done | Sochi | Nájsť |
2,19 | 2,29 | 2,60 | 2,72 | 2,91 | 3,47 | 3,69 | 3,45 | 4,00 | 3,99 |
Priemerné denné množstvo slnečného žiarenia v decembri, kW * h / m2 | |||||||||
0 | 0,05 | 0,17 | 0,33 | 0,62 | 0,97 | 1,29 | 1,00 | 1,25 | 2,04 |
Priemerné denné množstvo slnečného žiarenia v júni, kW * h / m2 | |||||||||
5,14 | 5,51 | 5,78 | 5,56 | 5,48 | 5,72 | 5,94 | 5,76 | 6,75 | 5,12 |
Solárne kolektory postavené doma sa nedajú porovnávať s výrobnými zariadeniami, ale domáce solárne zariadenie zníži náklady na vykurovaciu vodu na domáce účely a pri pripojení k práčke a umývačke riadu šetrí elektrinu.
Výhody solárnych ohrievačov vody:
- relatívne jednoduchý dizajn;
- vysoká spoľahlivosť;
- efektívna prevádzka bez ohľadu na ročné obdobie;
- dlhá životnosť;
- možnosť úspory plynu a elektriny;
- povolenie na inštaláciu zariadenia sa nevyžaduje;
- nízka hmotnosť;
- ľahká inštalácia;
- úplná autonómia.
Pokiaľ ide o negatívne aspekty, ani jedna inštalácia na výrobu alternatívnej energie sa neobíde bez nich. V našom prípade sú nevýhody:
- vysoké náklady na výrobné vybavenie;
- závislosť účinnosti solárneho kolektora od ročného obdobia a zemepisnej šírky;
- vystavenie krupobitiu;
- dodatočné náklady na inštaláciu zásobníka tepla;
- závislosť energetickej účinnosti zariadenia od zákalu.
Typy solárnych ohrievačov vody: výber dizajnu pre vlastnú výrobu
V závislosti od teploty, v ktorej sa solárne ohrievače vyvíjajú, rozlišujte:
- nízkoteplotné zariadenia - určené na ohrievanie kvapalín do 50 ° C;
- solárne kolektory so strednou teplotou - zvýšenie teploty výstupnej vody na 80 ° C;
- vysokoteplotné zariadenia - chladiace médium zohrejte na teplotu varu.
Doma si môžete postaviť solárny ohrievač vody prvého alebo druhého typu. Na výrobu kolektora vysokých teplôt budú potrebné priemyselné zariadenia, nové technológie a drahé materiály.
Podľa návrhu sú všetky tekuté solárne kolektory rozdelené do troch typov:
- ohrievače vody;
- vákuové termosifónové zariadenia;
- helioconcentrators.
Plochý solárny kolektor je nízko tepelne izolovaná skriňa. Vo vnútri je nainštalovaná doska absorbujúca svetlo a rúrkový obrys. Absorpčný panel (absorbér) má zvýšenú tepelnú vodivosť. Vďaka tomu je možné dosiahnuť maximálny prenos energie do chladiva cirkulujúceho pozdĺž okruhu ohrievača vody. Jednoduchosť a účinnosť plochých rastlín sa odráža v mnohých dizajnoch vyvinutých remeselníkmi.
Princíp činnosti vákuových solárnych ohrievačov vody je založený na účinku termosky. Dizajn je založený na desiatkach dvojitých sklenených baniek. Vonkajšia trubica je vyrobená z tvrdeného skla odolného voči nárazu, ktoré odoláva stupňom a vetru. Vnútorná trubica má špeciálny povlak na zvýšenie absorpcie svetla. Vzduch je čerpaný z priestoru medzi prvkami žiarovky, čo zabraňuje tepelným stratám. V strede objektu je medený tepelný okruh naplnený nízko vriacim chladivom (freón) - je to ohrievač vákuového solárneho kolektora. V tomto procese sa technologická tekutina odparuje a prenáša tepelnú energiu procesnej tekutiny do hlavného okruhu. V tejto kvalite sa častejšie používa nemrznúca zmes. Táto konštrukcia zabezpečuje dostupnosť systému pri teplotách až do -50 ° C. Je ťažké postaviť takúto inštaláciu doma, takže existuje len málo domácich konštrukcií vákuového typu.
Heliokoncentrátor má v zásade guľové zrkadlo, ktoré je schopné sústrediť slnečné žiarenie na určitý bod. Ohrievanie kvapaliny sa uskutočňuje v špirálovom kovovom obvode, ktorý je umiestnený v ohnisku inštalácie. Výhodou solárnych koncentrátorov je schopnosť vyvinúť vysoké teploty, ale potreba sledovacieho systému pre Slnko znižuje ich popularitu medzi domácimi výrobcami.
Pre domácu výrobu sú najvhodnejšie ploché solárne ohrievače vyrobené z tepelne izolačných materiálov, sklo s vysokou priepustnosťou a absorbéry medi.
Zariadenie a princíp činnosti plochého solárneho kolektora
Domáce solárne ohrievače vody sa skladajú z plochého dreveného rámu (krabice) s prázdnou zadnou stenou. V spodnej časti je hlavný prvok zariadenia - absorbér. Najčastejšie je vyrobený z kovového plechu pripevneného k rúrkovému rozdeľovaču. Účinnosť prenosu energie závisí od kontaktu absorpčnej dosky s rúrkami tepelného výmenníka, preto sú tieto časti zvárané alebo spájkované kontinuálnym švom.
Samotný kvapalinový okruh je skupina vertikálne namontovaných rúrok. V hornej a dolnej časti sú spojené s vodorovnými rúrkami so zvýšeným priemerom, ktoré sú určené na prívod a výber chladiacej kvapaliny. Vstup a výstup kvapaliny sú usporiadané šikmo - vďaka tomu je zabezpečené úplné odvádzanie tepla z prvkov výmenníka tepla. Ako nosič tepla sa používa nemrznúca zmes pre vykurovacie systémy alebo iné nemrznúce roztoky.
Absorbér je potiahnutý farbou absorbujúcou svetlo, sklo je umiestnené na vrchu a skriňa je chránená vrstvou tepelnej izolácie. Za účelom zjednodušenia úlohy je oblasť zasklenia rozdelená na časti a na zvýšenie produktivity sa používajú okná s dvojitým zasklením. Uzatvorená konštrukcia vytvára v solárnom kolektore tepelný efekt a zároveň zabraňuje tepelným stratám spôsobeným vetrom, dažďom a inými vonkajšími faktormi.
Slnko je zdrojom energie dostupnej pre každého človeka. Tento článok pomôže vybaviť solárny kolektor:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html
Solárny ohrievač vody funguje takto:
- Protimrznúca kvapalina zahrievaná v solárnom kolektore stúpa trubicami a vstupuje do zásobníka tepla cez vetvu na prenos tepla.
- Nemrznúca zmes sa pohybuje po výmenníku tepla nainštalovanom vo vnútri zásobnej nádrže a uvoľňuje teplo do vody.
- Ochladená pracovná tekutina vstupuje do spodnej časti okruhu solárneho ohrievača vody.
- Voda zohriata v nádrži stúpa a je odoberaná pre potreby dodávky teplej vody. Dopĺňanie kvapaliny v tepelnej akumulačnej nádrži nastáva v dôsledku prívodu vody pripojenej k spodnej časti. Ak solárny kolektor pracuje ako ohrievač vykurovacieho systému, používa sa na cirkuláciu vody v uzavretom sekundárnom okruhu obehové čerpadlo.
Neustály pohyb chladiacej kvapaliny a prítomnosť tepelného akumulátora vám umožňujú akumulovať energiu, zatiaľ čo slnko svieti, a postupne ju minúť, aj keď sa hviezda skrýva za horizontom.
Domáce solárne možnosti inštalácie
Vlastné solárne ohrievače vody, ktoré robíte sami, sú také, že takmer všetky zariadenia majú rovnakú konštrukciu tepelne izolovanej skrinky. Rám je často zostavený z reziva a pokrytý minerálnou vlnou a filmom odrážajúcim teplo. Pokiaľ ide o absorbér, na jeho výrobu sa používajú kovové a plastové rúrky, ako aj hotové komponenty z nepotrebného vybavenia domácnosti.
Zo záhradnej hadice
Záhradná hadica alebo vodná hadica z PVC zložená zo slimáka má veľkú plochu povrchu, ktorá vám umožňuje použiť podobný okruh ako ohrievač vody pre potreby vonkajšej sprchy, kúrenia alebo kúrenia bazénov. Samozrejme, na tieto účely je lepšie odoberať čierne materiály a nezabudnite použiť akumulačnú nádrž, inak sa absorbér v špičke letného tepla prehrieva.
Z kondenzátora starej chladničky
Exspirovaný externý výmenník tepla chladničky alebo mrazničky je hotový absorbér solárneho kolektora. Zostáva už len to, aby boli vybavené fóliou absorbujúcou teplo a nainštalované do krytu. Výkon tohto systému bude samozrejme malý, ale v teplej sezóne bude ohrievač vody z častí chladiaceho zariadenia pokryť potrebu teplej vody v malom vidieckom dome alebo chate.
Z plochého radiátora vykurovacieho systému
Výroba solárneho kolektora z oceľového žiariča nevyžaduje inštaláciu absorpčnej dosky. Stačí zakryť zariadenie čiernou farbou odolnou voči teplu a namontovať ho do utesneného puzdra. Produktivita jednej inštalácie je viac ako dostatočná pre teplú vodu. Ak urobíte niekoľko ohrievačov vody, môžete ušetriť na vykurovaní domu v chladnom slnečnom počasí. Mimochodom, solárne zariadenie zostavené z radiátorov bude vykurovať technické miestnosti, garáž alebo skleník.
Z rúr z polypropylénu alebo polyetylénu
Rúry vyrobené z kovového plastu, polyetylénu a polypropylénu, ako aj tvarovky a zariadenia na ich inštaláciu, vám umožňujú vytvárať kontúry solárnych systémov ľubovoľnej veľkosti a konfigurácie. Takéto rastliny majú dobrý výkon a používajú sa na vykurovanie miestností a výrobu teplej vody pre potreby domácnosti (kuchyňa, kúpeľňa, atď.).
Z medených rúr
Absorbéry vyrobené z medených dosiek a rúrok majú najvyšší prenos tepla, preto sa úspešne používajú na ohrev vykurovacieho média vykurovacích systémov a na zásobovanie teplou vodou. Nevýhody zberačov medi zahŕňajú vysoké mzdové náklady a náklady na materiál.
Metóda výpočtu solárneho kolektora
Výpočet výkonu solárneho kolektora je založený na skutočnosti, že na 1 štvorcový M inštalácia za jasného dňa pripadá 800 až 1 000 wattov tepelnej energie. Straty tohto tepla na zadnej strane a stenách konštrukcie sa počítajú koeficientom tepelnej izolácie použitej izolácie. Ak sa použije polystyrénová pena, potom je koeficient tepelnej straty 0,05 W / m × ° C. Pri hrúbke materiálu 10 cm a teplotnom rozdiele 50 ° C vo vnútri a zvonku konštrukcie je strata tepelnej energie 0,05 / 0,1 × 50 = 25 W. Ak vezmeme do úvahy bočné steny a potrubia, táto hodnota sa zdvojnásobí. Celkové množstvo výstupnej energie bude teda 50 W na 1 m 2 povrchu solárneho ohrievača.
Na zohriatie 1 litra vody na stupeň bude potrebných 1,16 W tepelnej energie, takže pre náš model slnečného kolektora s plochou 1m2 a teplotným rozdielom 50 ° C budeme schopní získať podmienený koeficient produktivity 800 / 1,16 = 689,65 / kg × ° C. Táto hodnota ukazuje, že inštalácia 1 štvorcový meter zahrieva 20 litrov vody na 35 ° C za hodinu.
Výpočet požadovanej produktivity solárneho ohrievača vody sa vykonáva podľa vzorca W = Q × V × δT, kde Q je tepelná kapacita vody (1,16 W / kg × ° C); V - objem, l; δT je teplotný rozdiel na vstupe a výstupe zo zariadenia.
Štatistiky hovoria, že na jedného dospelého je potrebných 50 litrov teplej vody denne. V priemere stačí na prívod teplej vody zvýšiť teplotu vody o 40 ° C, čo pri výpočte podľa tohto vzorca vyžaduje spotrebu energie W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. Na zistenie plochy solárneho kolektora musí byť táto hodnota vydelená množstvom slnečnej energie na 1 meter štvorcový povrchu v danej zemepisnej šírke.
Výroba solárneho ohrievača vody s absorbérom medi
Solárny kolektor navrhnutý na výrobu v zimnom slnečnom dni ohrieva vodu na teplotu nad 90 ° C a za oblačného počasia - do 40 ° C. To je dosť na to, aby sa domu poskytla teplá voda. Ak chcete vykurovať váš domov slnečnou energiou, budete potrebovať niekoľko z týchto inštalácií.
Solárna energia je ideálna na prevádzku čerpadla na čerpanie vody. Nuansy výroby takejto jednotky sú opísané tu:https://aquatech.tomathouse.com/sk/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html
Potrebné materiály a náradie
Na výrobu ohrievača vody budete potrebovať:
- medený plech s hrúbkou najmenej 0,2 mm vo veľkosti 0,98 x 2 m;
- medená rúra Ø10 mm, dĺžka 20 m;
- Medená rúrka Ø22 mm dlhá 2,5 m;
- Závit 3/4/4 - 2 ks;
- 3 / 4˝ zástrčka - 2 ks;
- mäkká spájka SANHA alebo POS-40 - 0,5 kg;
- tok;
- chemikálie na sčernenie absorbéra;
- Doska OSB hrúbka 10 mm;
- rohy nábytku - 32 ks;
- Čadičová vlna s hrúbkou 50 mm;
- izolačná fólia odrážajúca teplo, s hrúbkou 20 mm;
- koľajnica 20x30 - 10m;
- tesnenie dverí alebo okien - 6 m;
- okenné sklo s hrúbkou 4 mm alebo s dvojitým sklom 0,98 x 2,01 m;
- samorezné skrutky;
- maľovať.
Okrem toho pripravte nasledujúce nástroje:
- elektrická vŕtačka;
- sada vrtákov do kovu;
- „Korunka“ alebo fréza na drevo Ø20 mm;
- rezačka rúrok;
- plynový horák;
- respirátor;
- štetce;
- súprava skrutkovačov alebo skrutkovač;
- elektrická skladačka.
Na zalisovanie okruhu budete tiež potrebovať kompresor a manometer navrhnutý pre tlak do 10 atmosfér.
Pokyny na postup práce
- Pomocou rezačky rúrok sa medená rúrka rozreže na kúsky. Získate 2 diely Ø22 mm dlhé 1,25 ma 10 prvkov Ø10 mm dlhé 2 m.
- V hrubých rúrkach odsadte od okraja 150 mm a vykonajte 10 vrtov Ø10 mm každých 100 mm.
- Tenké trubice sa vkladajú do získaných otvorov tak, aby vyčnievali dovnútra maximálne o 1 až 2 mm. Inak sa v chladiči objaví nadmerný hydraulický odpor.
- Pomocou plynového horáka, horúcovzdušnej pištole a spájky sú všetky časti radiátora vzájomne prepojené.
Na zostavenie radiátora môžete použiť špeciálne vybavenie, ale v tomto prípade sa výrazne zvýšia náklady na solárny systém. Skladacie škáry navyše nezaručujú tesnosť konštrukcie pri premenlivých termodynamických zaťaženiach.
- Zátky a závity sa spájajú v pároch k rúrkam 3/4 заг pozdĺž uhlopriečok radiátora.
- Po uzavretí výstupného závitu zátkou sa na vstup zmontovaného kolektora priskrutkuje fiting a pripojí sa kompresor.
- Chladič sa umiestni do nádoby s vodou a kompresor čerpá tlak 7 až 8 atm. Pri bublinách stúpajúcich v kĺboch posudzujú tesnosť spájkovaných škár.
Ak nie je možné nájsť vhodný kontajner na kontrolu kolektora, môžete ho zostaviť sami. Na tento účel z improvizovaných prostriedkov (rezivo, tehla atď.) Vytvorte škatuľu alebo jednoduchý plot a zakryte ju plastovou fóliou.
- Po kontrole tesnosti sa chladič vysuší a odmastí. Potom pokračujte spájkovaním medeného plechu. Spájka absorpčnej vrstvy k rúrkam by mala byť súvislým švom po celej dĺžke každého prvku medeného obvodu.
- Pretože absorbér solárneho kolektora je vyrobený z medi, je možné namiesto lakovania použiť aj chemické zatemnenie.To vám umožní získať skutočný selektívny povlak na povrchu, aký sa získa v továrni. Z tohto dôvodu sa do nádrže nalieva zahriaty chemický roztok na kontrolu tesnosti a absorbér sa umiestni lícom nadol. Počas reakcie udržiavajte teplotu reagencií akýmkoľvek možným spôsobom (napríklad neustálym čerpaním roztoku cez nádobu s kotlom).
Ako tekutinu na chemické sčernenie môžete použiť roztok hydroxidu sodného (60 g) a persíranu draselného alebo síranu amónneho (16 g) vo vode (1 l). Pamätajte, že tieto látky sú pre človeka nebezpečné a proces oxidácie medi je spojený s uvoľňovaním škodlivých plynov. Preto je povinné používanie ochranných prostriedkov - respirátor, okuliare a gumové rukavice, a samotná práca sa najlepšie vykonáva vonku alebo na dobre vetranom mieste.
- Z listu OSB sú vyrezané detaily na montáž tela solárneho kolektora - spodná časť je 1x2 m, boky sú 0,16 x 2 m, horná 0,18 x 1 ma spodná 0,17 x 1 m panelu, ako aj 2 oporné steny 0,13 x 0,98 m.
- Lišta s rozmermi 20 x 30 mm sa rozreže na kúsky: 1,94 m - 4 ks. a 0,98 m - 2 ks.
- V bočných stenách sú vytvorené otvory pre vstupné a výstupné rúrky Ø 20 mm a v spodnej časti kolektora sa vykonávajú 3-4 otvory pre mikroventiláciu Ø 8 mm.
- V priečkach sa rezy robia pod absorpčnými trubicami.
- Nosný rám je zostavený z koľajníc 20x30 mm.
- Pomocou rohov nábytku a samorezných skrutiek je rám opláštený panelmi OSB. V tomto prípade musia bočné steny spočívať na spodnej časti - to zabráni vychýleniu tela. Spodný panel sa spustí 10 mm od zvyšku, aby ho zakryl sklom. Zabráni sa tým vniknutiu zrážok do rámu.
- Inštalácia interných oddielov.
- Dno a boky tela sú izolované minerálnou vlnou a pokryté rolkou z materiálu odrážajúceho teplo.
- Absorbér sa umiestni na pripravený priestor. Demontujte jeden z bočných panelov, ktoré sa potom umiestnia na svoje miesto.
- Vo vzdialenosti 1 cm od horného okraja škatule je vnútorný obvod konštrukcie opláštený drevenou koľajnicou 20 x 30 mm, takže jej široká strana sa dotýka stien.
- Okolo obvodu lepená tesniaca guma.
- Umiestnia sklo alebo zasklené okno, ktorého obrys sa prilepí aj tesnením okna.
- Konštrukcia je lisovaná hliníkovým rohom, do ktorého sú vopred vyvŕtané otvory pre samorezné skrutky. V tomto štádiu sa montáž kolektora považuje za úplnú.
Aby sa zabránilo úniku vlhkosti a tepla, sú spoje a spoje častí vo všetkých fázach ošetrené silikónovým tmelom. Na ochranu štruktúry pred zrážkami je drevo potiahnuté špeciálnym zložením a natierané smaltom.
Funkcie inštalácie a prevádzky kvapalinových vykurovacích potrubí
Na umiestnenie slnečného kolektora sa vyberie priestranné miesto, ktoré nezakrýva celé hodiny denného svetla. Montážna konzola alebo pomocný rám je vyrobený z drevených latiek alebo kovu takým spôsobom, že sklon ohrievača vody je nastaviteľný od 45 do 60 stupňov od vertikálnej osi.
Pripojenie na kotol na nepriame vykurovanie alebo tepelný akumulátor sa vykonáva pomocou závitových tvaroviek a medených, kovovo-plastových alebo viacvrstvových polypropylénových rúr. Sú pokryté vrstvou tepelnej izolácie.
Akumulačná nádrž na zníženie tepelných strát je umiestnená čo najbližšie k inštalácii. V závislosti od podmienok je organizovaná prirodzená alebo nútená cirkulácia chladiva. V druhom prípade sa používa regulátor so snímačom teploty zabudovaným do výstupnej rúrky. Čerpanie pracovnej tekutiny po okruhu sa zapne, keď jej teplota dosiahne naprogramovanú hodnotu.
Sezónne pracujúci systém je naplnený vodou, zatiaľ čo solárny ohrievač vody na celý rok vyžaduje použitie nemrznúcej kvapaliny. Ideálnou možnosťou je špeciálna nemrznúca zmes pre solárne systémy, ale šetria sa aj kvapaliny určené pre automobilové radiátory alebo systémy vykurovania domácností.
Video: solárny ohrievač vody pre domácich majstrov
Vybudovanie solárneho kolektora nie je len zaujímavou a vzrušujúcou aktivitou. Solárny ohrievač vody ušetrí váš rodinný rozpočet a preukáže, že môžete chrániť životné prostredie nielen slovami, ale aj skutočnými skutkami.