אנו בונים קולטי שמש במו ידינו (23 תמונות)
תוכן
השמש היא מקור האנרגיה החזק ביותר בכדור הארץ. בכל שנייה זה שולח לנו יותר מ- 80 אלף מיליארד קילוואט. זה פי כמה אלפי ממה שמפיקים כל תחנות הכוח בעולם. אנשים תמיד ניסו למצוא דרך ליישם אנרגיה סולארית על צרכיהם. כבר בראשית ימי הביניים הם ידעו להבעיר אש בעזרת עדשות, וכיום, מיכל רכוב על גג צבוע בשחור מחמם מים ומשמש כמקלחת קיץ בכפרים ובקוטג'ים בקיץ. אגב, מדובר בקולט השמש הפשוט ביותר - מכשיר פשוט ומקורי המאפשר שימוש באנרגיה סולארית לחימום מים או לחימום. אם העיצוב משופר מעט, יהיו מספיק מים חמים לכל צרכי הבית ולחימום הבית. לשם כך עליכם להבין את העיקרון של קולט השמש.
כיצד פועל קולט השמש?
עקרון הפעולה של מכשירים אלה מבוסס על הפיכת אנרגיה סולארית קורנת לחום:
- קרני השמש מחממות את נוזל הקירור המסתובב באספן דרך צינורות דקים;
- נוזל קירור מחומם (מים או נוזל לרדיאטור) נכנס למיכל האחסון;
- במיכל הוא מחמם את המים המיועדים לצרכים ביתיים;
- נוזל הקירור המצונן חוזר לאספן.
ניתן להשוות את עקרון פעולתו של קולט השמש עם מערכת קירור לרכב - עודף חום מוסר דרך רדיאטור ממנוע פועל ומבלה על חימום תא הנוסעים. אבל, אם חשוב שמכונית, קודם כל, תסיר חום מהמנוע, ואז בעת התקנת קולט שמש, יש צורך לחסוך אותו ביעילות.
יתרונות וחסרונות של שימוש בקולטי שמש
מדעני העולם מסכימים כי שיעור האנרגיה שמתקבלת מהשמש רק יגדל והעובדות הבאות מצוטטות:
- השמש היא מקור אנרגיה בלתי נדלה וחופשי;
- השימוש באנרגיה סולארית אינו מביא לזיהום סביבתי ואינו תורם לעלייה באפקט החממה;
- ניתן להשתמש באנרגיה סולארית בכל מקום, היא אינה זקוקה לתחבורה;
- פיתוחים מדעיים מודרניים מאפשרים לצבור ביעילות את האנרגיה שהתקבלה;
- קולטי שמש זקוקים לתחזוקה מינימלית;
- מכשיר האספן פשוט יחסית וזול.
במקביל, מדענים מציינים את הקשיים בשימוש באנרגיה סולארית:
- יעילות האספן תלויה ישירות ברמת החידוד;
- התקנת ציוד תחייב עלויות התחלתיות מסוימות;
- בחורף, אובדן החום עולה באופן משמעותי.
חיסרון משמעותי נוסף הוא היכולת לקבל אנרגיה רק בשעות האור.
סוגי קולטי שמש
לעיל תארנו בקצרה את עקרון הפעולה של אספן המעגלים הכפולים: נוזל הקירור זורם לאורך מעגל אחד, ומים זורמים לאורך השני. התקן זה יכול להיות במעגל יחיד. בתוכו משתמשים רק במים כמוביל חום, אשר לאחר מכן נצרכים. אספן המעגל היחיד אינו מתאים לשימוש בחורף, מכיוון שהמים יקפאו ויקרעו את הצינורות.
בנוסף לחלוקת האספנים למעגלים יחידים וכפולים, ישנם סיווגים מקובלים אחרים. אז, קולטי השמש מחולקים לפי עקרון העבודה על:
- שטוח;
- ואקום;
- אוויר;
- רכזות.
שקול ביתר פירוט את המבנה ועקרון הפעולה שלהם.
אספן שמש שטוח
מכשיר פשוט זה דומה לכריך עם השכבות הבאות:
- מסגרת אלומיניום עם מחברים;
- בידוד תרמי;
- סופג פני שטח סופג;
- צינורות נחושת;
- זכוכית מגן.
לוח הבולם צבוע בשחור ומספק ספיגה מקסימאלית של קרינת השמש, וזכוכית מחוסמת מיוחדת המכסה את כל המבנה ממזערת את אובדן האנרגיה, ויוצרת אפקט חממה ומחממת את השכבה הסופגת.
קולטי שמש שטוחים הם פשוטים בעיצוב, אמינים, אך בעלי יעילות נמוכה.
קולט שמש ואקום
לקולטי שמש מבוססי צינורות ואקום עקרון הפעלה שונה.
שלא כמו קולטים שטוחים, החום בקולטני הוואקום מצטבר על ידי צינורות אטומים הרמטית וקולט חום. משטח הזכוכית של הצינורות עם ציפוי מיוחד סופג ביעילות אנרגיה סולארית, המחממת את נוזל הקירור בתוך הצינורות. ואקום מונע איבוד חום על ידי עבודה כמבודד. דרך אספן החום נוזל המחזור נכנס למיכל האחסון כדי לחמם את המים ואז חוזר למערכת צינור הוואקום.
אלמנטים ואקום מאפשרים לספק יעילות גבוהה יותר באספנים מסוג זה בהשוואה לעמיתים שטוחים.
קולט שמש אויר
לאספנים מסוג זה אין יעילות גבוהה, שכן לאוויר קיבולת חום נמוכה יותר. אך ניתן להשתמש בהם כל השנה, מכיוון שהאוויר אינו מסוגל להקפיא בחורף.
העיצוב של סעפת האוויר פשוט ואמין ביותר. ניתן להשתמש באספנים מסוג אוויר לחימום מבני מגורים וכן בחצרים תעשייתיים, חנויות ירקות, מחסנים, מוסכים ומרתפים.
המכשיר ועיקרון פעולתו של אספן האוויר נבדלים מעט מהאנלוגים השטוחים: מערכת של צינורות נחושת עם נוזל קירור המסתובב דרכם מחליפה את הלוח המקבל חום בסנפירים.
התקן הלוח דומה לפוליקרבונט סלולרי. בין שולי הלוח עובר אוויר ובתהליך מתחמם. אוויר מחומם מסופק לחדר, מסלק את החום שלו וחוזר לאספן. הלוחות עשויים מחומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה - נחושת, אלומיניום, פלדה.
בתנאים של אזור האקלים הרוסי עם חורפים קפואים, אספן האוויר לא יחמם את הבית לחלוטין, אך כמקור נוסף לחום חופשי הוא יכול לחסוך משמעותית בעלויות החימום.
איך להכין קולטי שמש במו ידיכם?
הקיבולת של קולט השמש תלויה ישירות בשטחה, אך עם עלייה בשטח, עלויות הרכישה יגדלו גם הן. במקרים מסוימים, הרבה יותר משתלם לייצר עצמנו קולט שמש מחומרים מאולתרים. יעילותו תהיה קטנה יחסית, אך ההוצאות על חומרים לא ישפיעו על התקציב המשפחתי. כל בנייה תוצרת בית תשתלם מהר מאוד אם ניתן למנוע איבוד חום. הדרך הקלה ביותר להכין קולטי שמש אוויריים או שטוחים בבית.
ראשית כל, עליך לקבוע את המיקום להתקנתו:
- צריך לכוון פאנלים בקפידה דרומה בזווית מסוימת, ולספק מדרום מרבי. היעילות של המכשיר תהיה גבוהה יותר אם ניתן לשנות את זווית הנטייה של הפאנל, תוך התמקדות בגובה מיקום השמש בתקופה נתונה. אז בחורף זווית הנטייה צריכה להיות מקסימאלית ובקיץ, הפאנלים צריכים להיות בזווית נמוכה יותר.
- יש להתקין לוחות אספן קרוב ככל האפשר לחדר שיחומם כדי להפחית את איבוד החום. התקנה יעילה של הקולט על המדרון הדרומי של גג הבית או על המדרס.זה ממזער את איבוד החום, אך יש לבצע חורים נוספים בגג.
- הצל של גדרות, עצים או מבנים אחרים לא אמור ליפול על המקום שנבחר להתקנת האספן.
קחו בחשבון שבחורף הצללים ארוכים הרבה יותר בגלל מיקומה הנמוך של השמש מעל האופק.
לאחר שבחרתם את המקום האופטימלי עליכם להחליט על החומרים שישמשו כיור חום. עבור אספן אוויר תוצרת בית, פחיות אלומיניום למשקאות מתאימות. הנוחות ברורה - לאלומיניום מוליכות תרמית גבוהה וקל לחתוך, לבנקים יש גדלים סטנדרטיים ומחוברים זה לזה.
לאחר איסוף המספר הפחיות הדרוש, יש לשטוף אותם ביסודיות, לייבש אותם, לחתוך חורים בצוואר ובתחתיתם, להדבקה באיטום דבק ולצבוע בשחור.
מספר הפחים באורך ורוחב צריכים להיות תואמים לגודל הלוח. לאחר הנחת סוללת הפחים בלוח, יש צורך לארגן את התעלות לאספקת ופליטת אוויר. לשם כך ניתן להשתמש בצינורות המוכנים הנמכרים להתקנת אוורור. במהלך הרכבת המערכת יש לדאוג לבידוד הצד האחורי של הפאנל והזכוכית העליונה. ניתן להחליף אותו עם חתיכת פוליקרבונט.
ניתן לחבר את הקולט המוגמר למערכת אוורור החדר או להשאיר אותו אוטונומי. ליעילות רבה יותר, מאוורר מחובר אליו. הפרש הטמפרטורה בכניסה ויציאה באספן כזה יכול להגיע ל 35 מעלות.
בנוסף לאוויר, ניתן לתאם גם חימום מים. סוללות ברזל יצוק או אלומיניום, צינור או צינור PND יכולים לשמש כיור חום. אם האספן מתכנן
השתמש בכל ימות השנה, המערכת צריכה להיות במעגל כפול ולמלא נוזל לרדיאטור או כל נוזל קירור אחר כנוזל קירור.
המכשיר בביתכם או בקוטג 'של קולט השמש יכול להפחית משמעותית את עלויות החימום ולעמוד באופן מלא בצרכים למים חמים.
