Solarni kolektor gradimo vlastitim rukama (23 fotografije)

Sunce je najmoćniji izvor energije na Zemlji. Svake sekunde šalje nam više od 80 tisuća milijardi kilovata. To je nekoliko tisuća puta više nego što proizvode sve svjetske elektrane. Ljudi su uvijek pokušavali pronaći način kako primijeniti solarnu energiju za svoje potrebe. Već u ranom srednjem vijeku znali su paliti vatru uz pomoć leća, a danas je posuda postavljena na krovu obojena crnom bojom i grije vodu i služi kao ljetni tuš u selima i ljetnim vikendicama. Usput, to je najjednostavniji solarni kolektor - jednostavan i originalan uređaj koji omogućuje korištenje solarne energije za grijanje vode ili grijanje. Ako se dizajn malo poboljša, bit će dovoljno tople vode za sve potrebe kućanstva i za grijanje kuće. Da biste to učinili, morate razumjeti princip solarnog kolektora.

Kako djeluje solarni kolektor?

Princip rada ovih uređaja temelji se na pretvorbi zračenja sunčeve energije u toplinu:

1. sunčeve zrake zagrijavaju rashladno sredstvo koje cirkulira u kolektoru kroz tanke cijevi;
2. zagrijana rashladna tekućina (voda ili antifriz) ulazi u spremnik;
3. u spremniku zagrijava vodu namijenjenu kućanskim potrebama;
4. ohlađena rashladna tekućina vraća se u sakupljač.

Princip rada solarnog kolektora može se usporediti s automobilskim sustavom hlađenja - višak topline uklanja se radijatorom iz motora koji radi i troši se na grijanje putničkog prostora. Ali, ako je automobilu prije svega važno uklanjati toplinu iz motora, onda je prilikom ugradnje solarnog kolektora potrebno učinkovito uštedjeti.

Prednosti i nedostaci upotrebe solarnih kolektora

Svjetski znanstvenici slažu se da će udio energije dobivene od sunca samo povećavati i navode sljedeće činjenice:

• sunce je neiscrpan i besplatan izvor energije;
• uporaba solarne energije ne dovodi do onečišćenja okoliša i ne doprinosi povećanju efekta staklenika;
• solarna energija može se koristiti svugdje, nije joj potreban transport;
• moderna znanstvena dostignuća omogućuju učinkovito akumuliranje primljene energije;
• solarni kolektori trebaju minimalno održavanje;
• uređaj sakupljača je relativno jednostavan i jeftin.

Istovremeno, znanstvenici primjećuju poteškoće u korištenju solarne energije:

• učinkovitost kolektora izravno ovisi o razini insolacije;
• postavljanje opreme iziskat će određene početne troškove;
• zimi se gubici topline značajno povećavaju.

Drugi značajan nedostatak je mogućnost primanja energije samo tijekom dnevnog vremena.

Vrste solarnih kolektora

Iznad smo ukratko opisali princip rada kolektora s dva kruga: rashladna tekućina teče duž jednog kruga, a voda teče duž drugog. Ovaj uređaj može biti u jednom krugu. U njemu se kao nositelj topline koristi samo voda koja se naknadno troši. Kolektor s jednim krugom neprikladan je za upotrebu zimi, jer će voda zamrznuti i puknuti cijevi.

Osim dijeljenja kolektora na jednostruki i dvostruki krug, postoje i druge opće prihvaćene klasifikacije. Dakle, solarni se kolektori dijele prema principu rada na:

• ravan;
• vakuum;
• zrak;
• koncentriranje.

Razmotrite njihovu strukturu i princip djelovanja detaljnije.

Ravni solarni kolektor

Ovaj jednostavan uređaj nalikuje sendviču sa sljedećim slojevima:

• aluminijski okvir s pričvršćivačima;
• toplinska izolacija;
• upijajući površinski upijajući;
• bakrene cijevi;
• zaštitno staklo.

Ploča apsorbera obojena je crnom bojom i pruža maksimalnu apsorpciju sunčevog zračenja, a posebno kaljeno staklo koje pokriva cijelu strukturu minimizira gubitak energije, stvarajući efekt staklenika i zagrijavajući upijajući sloj.

Ravni solarni kolektori jednostavni su po dizajnu, pouzdani su, ali imaju malu učinkovitost.

Vakuum solarni kolektor

Solarni kolektori sa vakuumskom cijevi imaju različit princip rada.

Za razliku od ravnih kolektora, toplinu u vakuumskim kolektorima akumuliraju hermetički zatvorene cijevi i sakupljač topline. Staklena površina cijevi s posebnim premazom učinkovito apsorbira solarnu energiju, koja zagrijava rashladnu tekućinu u cijevima. Vakuum sprječava gubitak topline radeći kao izolator. Kroz kolektor topline, cirkulirajuća tekućina ulazi u spremnik radi zagrijavanja vode, a zatim se vraća natrag u sustav vakuumskih cijevi.

Elementi vakuuma omogućuju veću učinkovitost kolektora ove vrste u usporedbi s ravnim kolegama.

Zračni solarni kolektor

Kolektori ove vrste nemaju visoku učinkovitost, jer zrak ima niži toplinski kapacitet. Ali mogu se koristiti tijekom cijele godine, jer zrak zimi ne može smrznuti.

Dizajn zračnog razvodnika je jednostavniji i vrlo pouzdan. Zračni kolektori se mogu koristiti za grijanje stambenih zgrada, kao i industrijskih prostorija, povrća, skladišta, garaže i podruma.

Uređaj i princip rada sakupljača zraka malo se razlikuju od ravnih analoga: sustav bakrenih cijevi s rashladnim sredstvom koje kruži kroz njih zamjenjuje ploču za primanje topline perajama.

Uređaj na ploči sličan je staničnom polikarbonatu. Između rubova ploče zrak prolazi i tijekom procesa se zagrijava. Grijani zrak se dovodi u prostoriju, odvodi svoju toplinu i vraća se natrag u kolektor. Ploče su izrađene od materijala visoke toplinske vodljivosti - bakra, aluminija, čelika.

U ruskoj klimatskoj zoni s mraznim zimama, sakupljač zraka neće u potpunosti zagrijati kuću, ali kao dodatni izvor besplatne topline može značajno uštedjeti troškove grijanja.

Kako napraviti solarni kolektor vlastitim rukama?

Kapacitet solarnog kolektora izravno ovisi o njegovom području, ali s povećanjem površine, povećat će se i troškovi akvizicije. U nekim je slučajevima mnogo isplativije napraviti solarni kolektor iz improviziranih materijala. Njegova će učinkovitost biti relativno mala, ali trošenje materijala ne utječe na obiteljski proračun. Bilo koja domaća konstrukcija isplatit će se vrlo brzo ako je moguće spriječiti gubitak topline. Najlakši način za izradu zračnog ili ravnog solarnog kolektora kod kuće.

Prije svega, trebate odrediti lokaciju za njegovu instalaciju:

• Ploče se moraju orijentirati strogo na jug pod određenim kutom, pružajući maksimalnu izolaciju. Učinkovitost uređaja bit će veća ako se kut nagiba ploče može mijenjati, usredotočujući se na visinu položaja sunca u određenom razdoblju. Dakle, zimi bi kut nagiba trebao biti maksimalan, a ljeti ploče trebaju biti pod nižim kutom.
• Ploče kolektora trebaju biti postavljene što bliže sobi koja će se grijati kako bi se smanjili gubici topline. Učinkovita ugradnja kolektora na južnoj padini krova kuće ili na zabat.To minimizira gubitak topline, ali moraju se napraviti dodatni otvori na krovu.
• Sjena s ograde, drveća ili drugih zgrada ne smije pasti na mjesto koje je odabrano za postavljanje kolektora.

Imajte na umu da su zimi sjene puno duže zbog niskog položaja sunca iznad horizonta.

Nakon odabira optimalnog mjesta, trebate odlučiti o materijalima koji će poslužiti kao toplinski sudoperi. Za domaći sakupljač zraka prikladne su aluminijske limenke za piće. Pogodnost je očita - aluminij ima visoku toplinsku vodljivost i lako se reže, banke imaju standardne veličine i spojene su zajedno.

Nakon što se sakupi potreban broj limenki, moraju se temeljito oprati, osušiti, izrezati rupe na vratu i dnu, zalijepiti ljepilom i obojati crnom bojom.

Broj limenki u duljini i širini trebao bi odgovarati veličini ploče. Nakon polaganja baterije limenki u ploču, potrebno je organizirati kanale za dovod i pražnjenje zraka. Da biste to učinili, možete koristiti gotove cijevi koje se prodaju za ugradnju ventilacije. Tijekom sastavljanja sustava potrebno je osigurati izolaciju stražnje strane ploče i gornjeg stakla. Može se zamijeniti komadom polikarbonata.

Gotov kolektor može se spojiti na sustav ventilacije prostorije ili ostaviti autonomnim. Za veću učinkovitost na njega je priključen ventilator. Temperaturna razlika na ulazu i izlazu u takvom kolektoru može doseći 35 stupnjeva.

Osim zraka, može se organizirati i grijanje vodom. Baterije od lijevanog željeza ili aluminija, PND cijev ili crijevo mogu poslužiti kao hladnjaci. Ako kolekcionar planira
koristite tijekom cijele godine, sustav treba biti dvokružan i kao sredstvo za hlađenje uliti antifriz ili bilo koje drugo sredstvo za hlađenje.

Uređaj u vašem domu ili kućici solarnog kolektora može značajno smanjiti troškove grijanja i u potpunosti zadovoljiti potrebe za toplom vodom.