Κατασκευάζουμε έναν ηλιακό συλλέκτη με τα χέρια μας (23 φωτογραφίες)

Ο ήλιος είναι η πιο ισχυρή πηγή ενέργειας στη Γη. Κάθε δευτερόλεπτο μας στέλνει περισσότερα από 80 χιλιάδες δισεκατομμύρια κιλοβάτ. Αυτό είναι αρκετές χιλιάδες φορές περισσότερο από ό, τι όλα τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο παράγουν. Οι άνθρωποι προσπάθησαν πάντα να βρουν έναν τρόπο να εφαρμόσουν την ηλιακή ενέργεια στις ανάγκες τους. Ήδη από τα πρώτα χρόνια του Μεσαίωνα ήξεραν πώς να φτιάχνουν φωτιά με τη βοήθεια φακών, και σήμερα, ένα δοχείο που στεγάζεται σε οροφή βαμμένο μαύρο θερμαίνει νερό και χρησιμεύει ως καλοκαιρινό ντους σε χωριά και εξοχικά σπίτια. Με την ευκαιρία, είναι ο απλούστερος ηλιακός συλλέκτης - μια απλή και πρωτότυπη συσκευή που επιτρέπει τη χρήση ηλιακής ενέργειας για θέρμανση νερού ή θέρμανσης. Αν ο σχεδιασμός είναι ελαφρώς βελτιωμένος, θα υπάρχει αρκετό ζεστό νερό για όλες τις οικιακές ανάγκες και για θέρμανση του σπιτιού. Για να γίνει αυτό, πρέπει να κατανοήσετε την αρχή του ηλιακού συλλέκτη.

Πώς λειτουργεί ο ηλιακός συλλέκτης;

Η αρχή της λειτουργίας αυτών των συσκευών βασίζεται στη μετατροπή της ακτινοβολούμενης ηλιακής ενέργειας σε θερμότητα:

1. οι ακτίνες του ήλιου θερμαίνουν το ψυκτικό που κυκλοφορεί στον συλλέκτη μέσω λεπτών σωλήνων.
2. θερμαινόμενο ψυκτικό (νερό ή αντιψυκτικό) εισέρχεται στη δεξαμενή αποθήκευσης.
3. στη δεξαμενή θερμαίνει το νερό που προορίζεται για οικιακές ανάγκες.
4. το ψυχρό ψυκτικό επιστρέφει στον συλλέκτη.

Η αρχή λειτουργίας του ηλιακού συλλέκτη μπορεί να συγκριθεί με ένα σύστημα ψύξης αυτοκινήτου - η υπερβολική θερμότητα απομακρύνεται μέσω ενός ψυγείου από έναν κινητήρα που λειτουργεί και χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του θαλάμου επιβατών. Όμως, αν είναι σημαντικό για ένα αυτοκίνητο, πρώτα απ 'όλα, να αφαιρέσετε τη θερμότητα από τον κινητήρα, τότε κατά την εγκατάσταση ενός ηλιακού συλλέκτη, είναι απαραίτητο να το αποθηκεύσετε αποτελεσματικά.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ηλιακών συλλεκτών

Οι παγκόσμιοι επιστήμονες συμφωνούν ότι το ποσοστό ενέργειας που λαμβάνεται από τον ήλιο θα αυξηθεί μόνο και θα αναφερθούν τα ακόλουθα γεγονότα:

• ο ήλιος είναι μια ανεξάντλητη και ελεύθερη πηγή ενέργειας.
• η χρήση ηλιακής ενέργειας δεν οδηγεί σε περιβαλλοντική ρύπανση και δεν συμβάλλει στην αύξηση του φαινομένου του θερμοκηπίου ·
• η ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί παντού, δεν χρειάζεται μεταφορά.
• οι σύγχρονες επιστημονικές εξελίξεις επιτρέπουν την αποτελεσματική συσσώρευση της λαμβανόμενης ενέργειας.
• οι ηλιακοί συλλέκτες χρειάζονται ελάχιστη συντήρηση.
• η συσκευή συλλογής είναι σχετικά απλή και φθηνή.

Ταυτόχρονα, οι επιστήμονες σημειώνουν τις δυσκολίες στη χρήση της ηλιακής ενέργειας:

• η αποτελεσματικότητα του συλλέκτη εξαρτάται άμεσα από το επίπεδο της ηλιακής ακτινοβολίας.
• η εγκατάσταση του εξοπλισμού θα απαιτήσει ορισμένες αρχικές δαπάνες.
• το χειμώνα, η απώλεια θερμότητας αυξάνεται σημαντικά.

Ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα είναι η δυνατότητα λήψης ενέργειας μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Τύποι ηλιακών συλλεκτών

Πάνω, περιγράψαμε συνοπτικά την αρχή λειτουργίας του συλλέκτη διπλού κυκλώματος: το ψυκτικό ρέει κατά μήκος ενός κυκλώματος και το νερό ρέει κατά μήκος του δεύτερου. Αυτή η συσκευή μπορεί να είναι μονοκύκλωμα. Σε αυτό, μόνο το νερό χρησιμοποιείται ως φορέας θερμότητας, το οποίο στη συνέχεια καταναλώνεται. Ο συλλέκτης ενός κυκλώματος είναι ακατάλληλος για χρήση το χειμώνα, καθώς το νερό θα παγώσει και θα σπάσει τους σωλήνες.

Εκτός από τη διαίρεση των συλλεκτών σε ενιαία και διπλά κυκλώματα, υπάρχουν και άλλες γενικώς αποδεκτές ταξινομήσεις. Έτσι, οι ηλιακοί συλλέκτες χωρίζονται σύμφωνα με την αρχή της εργασίας:

• επίπεδη?
• κενό.
• αέρα ·
• κόμβους.

Εξετάστε τη δομή και την αρχή της δράσης τους με περισσότερες λεπτομέρειες.

Επίπεδη ηλιακός συλλέκτης

Αυτή η απλή συσκευή μοιάζει με ένα σάντουιτς με τα ακόλουθα στρώματα:

• πλαίσιο από αλουμίνιο με συνδετήρες.
• θερμική μόνωση;
• απορροφητικό απορροφητικό επιφάνεια,
• σωλήνες από χαλκό;
• προστατευτικό γυαλί.

Η πλάκα απορρόφησης είναι βαμμένη μαύρη και παρέχει μέγιστη απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και ένα ειδικό γυαλί που καλύπτει ολόκληρη τη δομή ελαχιστοποιεί την απώλεια ενέργειας, δημιουργώντας ένα φαινόμενο θερμοκηπίου και θέρμανση της απορροφητικής στρώσης.

Οι επίπεδες ηλιακές συλλογές είναι απλά σχεδιασμένες, αξιόπιστες, αλλά έχουν χαμηλή απόδοση.

Κενός ηλιακός συλλέκτης

Οι ηλιακοί συλλέκτες με βάση το σωλήνα κενού έχουν διαφορετική αρχή λειτουργίας.

Σε αντίθεση με τους επίπεδους συλλέκτες, η θερμότητα στους συλλέκτες κενού συσσωρεύεται με ερμητικά σφραγισμένους σωλήνες και συλλέκτη θερμότητας. Η γυάλινη επιφάνεια των σωλήνων με ειδική επίστρωση απορροφά αποτελεσματικά την ηλιακή ενέργεια, η οποία θερμαίνει το ψυκτικό υγρό μέσα στους σωλήνες. Το κενό αποτρέπει την απώλεια θερμότητας λειτουργώντας ως μονωτήρας. Μέσω του συλλέκτη θερμότητας, το κυκλοφορούν υγρό εισέρχεται στη δεξαμενή αποθήκευσης για να θερμάνει το νερό και στη συνέχεια επιστρέφει πίσω στο σύστημα σωλήνων κενού.

Τα στοιχεία κενού καθιστούν δυνατή την παροχή υψηλότερης απόδοσης σε συλλέκτες αυτού του τύπου σε σύγκριση με επίπεδες ομολόγους.

Ηλιακός συλλέκτης αέρα

Οι συλλέκτες αυτού του τύπου δεν έχουν υψηλή απόδοση, καθώς ο αέρας έχει χαμηλότερη θερμική ισχύ. Αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλο το χρόνο, καθώς ο αέρας δεν είναι σε θέση να παγώσει το χειμώνα.

Ο σχεδιασμός της πολλαπλής αέρα είναι απλούστερος και πολύ αξιόπιστος. Συλλέκτες τύπου αέρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θέρμανση οικιστικών κτιρίων καθώς και βιομηχανικών χώρων, λαχανικών, αποθηκών, γκαράζ και κελάρια.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του συλλέκτη αέρα διαφέρουν ελάχιστα από τα επίπεδα ανάλογα: ένα σύστημα από χάλκινους σωλήνες με ένα ψυκτικό που κυκλοφορεί μέσα από αυτά αντικαθιστά το πάνελ που δέχεται θερμότητα με πτερύγια.

Η συσκευή πίνακα είναι παρόμοια με κυψελωτό πολυανθρακικό. Μεταξύ των άκρων του πάνελ περνά ο αέρας και στη διαδικασία θερμαίνεται. Ο θερμαινόμενος αέρας τροφοδοτείται στο δωμάτιο, εκπέμπει τη θερμότητά του και επιστρέφει πίσω στον συλλέκτη. Τα πάνελ είναι κατασκευασμένα από υλικά με υψηλή θερμική αγωγιμότητα - χαλκό, αλουμίνιο, χάλυβα.

Σε μια ρωσική κλιματική ζώνη με παγωμένους χειμώνες, ο συλλέκτης αέρα δεν θερμαίνει εντελώς το σπίτι, αλλά ως πρόσθετη πηγή ελεύθερης θερμότητας, μπορεί να εξοικονομήσει σημαντικά έξοδα θέρμανσης.

Πώς να φτιάξετε ένα ηλιακό συλλέκτη με τα χέρια σας;

Η χωρητικότητα του ηλιακού συλλέκτη εξαρτάται άμεσα από την περιοχή του, αλλά με αύξηση της επιφάνειας, το κόστος απόκτησης θα αυξηθεί επίσης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι πολύ πιο αποδοτικό να κατασκευάσουμε οι ίδιοι έναν ηλιακό συλλέκτη από αυτοσχέδια υλικά. Η αποτελεσματικότητά του θα είναι σχετικά μικρή, αλλά οι δαπάνες για υλικά δεν θα επηρεάσουν τον οικογενειακό προϋπολογισμό. Οποιαδήποτε οικιακή κατασκευή θα εξοφληθεί πολύ γρήγορα εάν είναι δυνατόν να αποτραπεί η απώλεια θερμότητας. Ο ευκολότερος τρόπος για να φτιάξετε αέρα ή επίπεδη ηλιακό συλλέκτη στο σπίτι.

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να προσδιορίσετε τη θέση για την εγκατάστασή της:

• Τα πάνελ πρέπει να είναι προσανατολισμένα αυστηρά νότια σε μια ορισμένη γωνία, παρέχοντας μέγιστη ηλιοφάνεια. Η αποτελεσματικότητα της συσκευής θα είναι μεγαλύτερη εάν η γωνία κλίσης του πίνακα μπορεί να αλλάξει, εστιάζοντας στο ύψος της θέσης του ήλιου σε μια δεδομένη περίοδο. Έτσι, το χειμώνα, η γωνία κλίσης θα πρέπει να είναι μέγιστη, και το καλοκαίρι, τα πάνελ θα πρέπει να είναι σε χαμηλότερη γωνία.
• Τα πάνελ των συλλεκτών θα πρέπει να τοποθετούνται όσο το δυνατόν πλησιέστερα στον χώρο που θα θερμανθεί για να μειωθεί η απώλεια θερμότητας. Αποτελεσματική τοποθέτηση του συλλέκτη στη νότια πλαγιά της οροφής του σπιτιού ή στο αέτωμα.Αυτό ελαχιστοποιεί την απώλεια θερμότητας, αλλά πρέπει να γίνουν επιπλέον τρύπες στην οροφή.
• Η σκιά από φράχτες, δέντρα ή άλλα κτίρια δεν πρέπει να πέφτει στον επιλεγμένο χώρο για την εγκατάσταση του συλλέκτη.

Λάβετε υπόψη ότι το χειμώνα οι σκιές είναι πολύ μεγαλύτερες λόγω της χαμηλής θέσης του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα.

Μετά την επιλογή του βέλτιστου τόπου, θα πρέπει να αποφασίσετε για τα υλικά που θα λειτουργήσουν ως ψύκτες θερμότητας. Για ένα σπιτικό συλλέκτη αέρα, τα δοχεία αλουμινίου για ποτά είναι κατάλληλα. Η ευκολία είναι προφανής - το αλουμίνιο έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και είναι εύκολο να κοπεί, τα δοχεία έχουν τυποποιημένα μεγέθη και ενώνονται μεταξύ τους.

Αφού συλλεχθεί ο απαιτούμενος αριθμός κονσερβών, πρέπει να πλυθούν καλά, να στεγνώσουν, να κόψουν τις τρύπες στο λαιμό και τον πυθμένα, να κολληθούν με κολλητική ουσία και να βαφτούν με μαύρο χρώμα.

Ο αριθμός των δοχείων σε μήκος και πλάτος θα πρέπει να ταιριάζει με το μέγεθος του πίνακα. Μετά την τοποθέτηση της μπαταρίας των κουτιών στο πλαίσιο, είναι απαραίτητο να οργανωθούν τα κανάλια για την τροφοδοσία και την εκκένωση του αέρα. Για να γίνει αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους έτοιμους σωλήνες που πωλούνται για την εγκατάσταση του εξαερισμού. Κατά τη συναρμολόγηση του συστήματος, είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η μόνωση της πίσω πλευράς του πίνακα και του άνω γυαλιού. Μπορεί να αντικατασταθεί με ένα κομμάτι πολυανθρακικού.

Ο τελειωμένος συλλέκτης μπορεί να συνδεθεί με το σύστημα εξαερισμού χώρου ή να παραμείνει αυτόνομος. Για μεγαλύτερη απόδοση, ένας ανεμιστήρας είναι συνδεδεμένος με αυτό. Η διαφορά θερμοκρασίας στην είσοδο και την έξοδο σε έναν τέτοιο συλλέκτη μπορεί να φτάσει τους 35 βαθμούς.

Εκτός από τον αέρα, μπορεί επίσης να ρυθμιστεί η θέρμανση νερού. Οι μπαταρίες από χυτοσίδηρο ή αλουμίνιο, ένας σωλήνας PND ή ένας εύκαμπτος σωλήνας μπορούν να χρησιμεύσουν ως ψύκτες θερμότητας. Αν ο συλλέκτης σχεδιάζει
για όλο το χρόνο, το σύστημα πρέπει να είναι διπλού κυκλώματος και να συμπληρώνει αντιψυκτικό ή οποιοδήποτε άλλο ψυκτικό μέσο ως ψυκτικό.

Η συσκευή στο σπίτι σας ή στο εξοχικό σπίτι του ηλιακού συλλέκτη μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος θέρμανσης και να καλύψει πλήρως τις ανάγκες για ζεστό νερό.