Stavíme solární kolektor vlastníma rukama (23 fotek)

Slunce je nejsilnějším zdrojem energie na Zemi. Každou sekundu nám posílá více než 80 tisíc miliard kilowattů. To je několik tisíckrát více, než produkují všechny světové elektrárny. Lidé se vždy snažili najít způsob, jak aplikovat sluneční energii na jejich potřeby. Již v raném středověku věděli, jak se oheň pomocí čoček, a dnes, na střeše kontejneru maloval černou ohřívá vodu a slouží jako letní sprcha ve vesnicích a chalupách. Mimochodem, je to nejjednodušší solární kolektor - jednoduché a originální zařízení, které umožňuje využití sluneční energie pro ohřev vody nebo topení. Pokud je design mírně vylepšen, bude zde dostatek teplé vody pro všechny potřeby domácnosti a pro vytápění domu. K tomu musíte pochopit princip solárního kolektoru.

Jak solární kolektor funguje?

Princip činnosti těchto zařízení je založen na přeměně sálavé sluneční energie na teplo:

1. sluneční paprsky ohřívají chladivo cirkulující v kolektoru tenkými trubicemi;
2. zahřáté chladivo (voda nebo nemrznoucí směs) vstupuje do zásobní nádrže;
3. v nádrži ohřívá vodu určenou pro domácí potřeby;
4. ochlazená chladicí kapalina se vrací do kolektoru.

Princip fungování solárního kolektoru lze porovnat s automobilovým chladicím systémem - přebytečné teplo se odvádí pomocí radiátoru z běžícího motoru a utrácí se za vytápění prostoru pro cestující. Pokud je však důležité, aby auto nejprve odstranilo teplo z motoru, pak při instalaci solárního kolektoru je nutné jej účinně ušetřit.

Výhody a nevýhody používání solárních kolektorů

Světoví vědci souhlasí s tím, že podíl energie přijaté ze slunce se pouze zvýší a jsou uvedena následující fakta:

• slunce je nevyčerpatelný a volný zdroj energie;
• využívání sluneční energie nevede ke znečištění životního prostředí a nepřispívá ke zvýšení skleníkového efektu;
• sluneční energii lze použít všude, nevyžaduje přepravu;
• moderní vědecký vývoj umožňuje účinně akumulovat přijatou energii;
• solární kolektory vyžadují minimální údržbu;
• sběrné zařízení je relativně jednoduché a levné.

Současně vědci zaznamenávají potíže s využíváním sluneční energie:

• účinnost kolektoru přímo závisí na úrovni slunečního záření;
• instalace zařízení bude vyžadovat určité počáteční náklady;
• v zimě se tepelné ztráty výrazně zvyšují.

Další významnou nevýhodou je schopnost přijímat energii pouze během denního světla.

Druhy solárních kolektorů

Výše jsme stručně popsali princip činnosti dvouokruhového kolektoru: chladivo proudí podél jednoho okruhu a voda proudí podél druhého. Toto zařízení může být jednookruhové. Jako nosič tepla se v něm používá pouze voda, která se následně spotřebovává. Jednookruhový kolektor je nevhodný pro použití v zimě, protože voda zamrzne a praskne zkumavky.

Kromě rozdělení kolektorů na jednoduché a duální obvody existují i ​​další obecně přijímané klasifikace. Solární kolektory jsou tedy rozděleny podle principu práce na:

• byt;
• vakuum;
• vzduch;
• náboje.

Podrobněji zvažte jejich strukturu a princip činnosti.

Plochý solární kolektor

Toto jednoduché zařízení připomíná sendvič s následujícími vrstvami:

• hliníkový rám se sponami;
• tepelná izolace;
• savý povrchový absorbent;
• měděné trubky;
• ochranné sklo.

Deska absorbéru je natřena černě a poskytuje maximální absorpci slunečního záření a speciální kalené sklo pokrývající celou strukturu minimalizuje energetické ztráty, vytváří skleníkový efekt a zahřívá absorpční vrstvu.

Ploché solární kolektory mají jednoduchý design, jsou spolehlivé, ale mají nízkou účinnost.

Vakuový solární kolektor

Vakuové trubicové solární kolektory mají odlišný provozní princip.

Na rozdíl od plochých kolektorů se teplo ve vakuových kolektorech hromadí hermeticky uzavřenými zkumavkami a kolektory tepla. Skleněný povrch trubek se speciálním povlakem účinně absorbuje sluneční energii, která ohřívá chladivo uvnitř trubek. Vakuum zabraňuje tepelným ztrátám tím, že pracuje jako izolátor. Prostřednictvím sběrače tepla cirkulující kapalina vstupuje do akumulační nádrže pro ohřev vody a poté se vrací zpět do systému vakuové trubice.

Vakuové prvky umožňují zajistit vyšší účinnost v kolektorech tohoto typu ve srovnání s plochými protějšky.

Vzduchový solární kolektor

Kolektory tohoto typu nemají vysokou účinnost, protože vzduch má nižší tepelnou kapacitu. Lze je však používat po celý rok, protože vzduch v zimě nemůže zamrznout.

Konstrukce vzduchového potrubí je jednodušší a vysoce spolehlivá. Vzduchové kolektory lze použít k vytápění obytných budov i průmyslových prostor, skladů zeleniny, skladů, garáží a sklepů.

Zařízení a princip činnosti sběrače vzduchu se liší od plochých analogů jen málo: systém měděných trubek s cirkulujícím chladivem nahrazuje panel přijímající teplo žebry.

Panelové zařízení je podobné celulárnímu polykarbonátu. Mezi okraji panelu prochází vzduch a proces se zahřívá. Zahřátý vzduch je přiváděn do místnosti, vydává teplo a vrací se zpět do kolektoru. Panely jsou vyrobeny z materiálů s vysokou tepelnou vodivostí - měď, hliník, ocel.

V ruské klimatické zóně s mrazivými zimami nebude kolektor vzduchu dům zcela vytápět, ale jako další zdroj volného tepla může výrazně ušetřit náklady na vytápění.

Jak vyrobit solární kolektor vlastníma rukama?

Kapacita solárního kolektoru přímo závisí na jeho ploše, ale s nárůstem plochy se také zvýší pořizovací náklady. V některých případech je mnohem výhodnější vyrobit solární kolektor z improvizovaných materiálů sami. Jeho efektivita bude relativně malá, ale výdaje na materiál neovlivní rodinný rozpočet. Jakákoli domácí konstrukce se vyplatí velmi rychle, pokud je možné zabránit tepelným ztrátám. Nejjednodušší způsob, jak vyrobit vzduchový nebo plochý solární kolektor doma.

Nejprve musíte určit umístění pro jeho instalaci:

• Panely musí být orientovány striktně na jih pod určitým úhlem, což poskytuje maximální izolaci. Účinnost zařízení bude vyšší, pokud lze změnit úhel sklonu panelu se zaměřením na výšku polohy slunce v daném období. Takže v zimě by měl být úhel sklonu maximální a v létě by panely měly být pod nižším úhlem.
• Sběrné panely by měly být instalovány co nejblíže místnosti, která bude vyhřívána, aby se snížily tepelné ztráty. Efektivní instalace kolektoru na jižním svahu střechy domu nebo na pedálu.To minimalizuje tepelné ztráty, ale ve střeše musí být vytvořeny další otvory.
• Stín z plotů, stromů nebo jiných budov by neměl dopadat na místo vybrané pro instalaci kolektoru.

Mějte na paměti, že v zimě jsou stíny díky nízké poloze Slunce nad obzorem mnohem delší.

Po výběru optimálního místa se musíte rozhodnout o materiálech, které budou sloužit jako chladiče. Pro domácí sběrače vzduchu jsou vhodné hliníkové plechovky na nápoje. Pohodlí je zřejmé - hliník má vysokou tepelnou vodivost a snadno se řezá, plechovky mají standardní velikosti a jsou spojeny dohromady.

Poté, co se shromáždí požadovaný počet plechovek, musí být důkladně omyty, usušeny, vyříznuty otvory v krku a dně, slepeny lepidlem a natřeny černě.

Počet plechovek na délku a šířku by měl odpovídat velikosti panelu. Po položení baterie plechovek do panelu je nutné uspořádat kanály pro přivádění a vypouštění vzduchu. K tomu můžete použít hotové trubky, které se prodávají pro instalaci ventilace. Při montáži systému je nutné zajistit izolaci zadní strany panelu a horního skla. Lze jej nahradit kouskem polykarbonátu.

Dokončený kolektor může být připojen k systému větrání místnosti nebo může být ponechán autonomní. Pro větší účinnost je k němu připojen ventilátor. Rozdíl teploty na vstupu a výstupu v takovém kolektoru může dosáhnout 35 stupňů.

Kromě vzduchu lze také zajistit ohřev vody. Jako chladiče mohou sloužit litinové nebo hliníkové baterie, potrubí nebo hadice PND. Pokud kolektor plánuje
používat po celý rok, systém by měl být dvouokruhový a nalijte nemrznoucí kapalinu nebo jakékoli jiné chladivo jako chladivo.

Zařízení ve vaší domácnosti nebo v chatě solárního kolektoru může výrazně snížit náklady na vytápění a plně uspokojit potřeby teplé vody.