Budujemy kolektor słoneczny własnymi rękami (23 zdjęcia)

Słońce jest najpotężniejszym źródłem energii na Ziemi. Co sekundę wysyła nam ponad 80 tysięcy miliardów kilowatów. To kilka tysięcy razy więcej niż produkują wszystkie elektrownie na świecie. Ludzie zawsze starali się znaleźć sposób na zastosowanie energii słonecznej do swoich potrzeb. Już we wczesnym średniowieczu wiedzieli, jak rozpalić ogień za pomocą soczewek, a obecnie zamontowany na dachu pojemnik pomalowany na czarno podgrzewa wodę i służy jako letni prysznic w wioskach i domkach letniskowych. Nawiasem mówiąc, jest to najprostszy kolektor słoneczny - proste i oryginalne urządzenie, które pozwala na wykorzystanie energii słonecznej do podgrzewania wody lub ogrzewania. Jeśli konstrukcja zostanie nieco ulepszona, będzie wystarczającej ilości ciepłej wody do wszystkich potrzeb domowych i do ogrzewania domu. Aby to zrobić, musisz zrozumieć zasadę kolektora słonecznego.

Jak działa kolektor słoneczny?

Zasada działania tych urządzeń opiera się na przekształceniu energii promieniowania słonecznego w ciepło:

1. promienie słoneczne ogrzewają chłodziwo krążące w kolektorze przez cienkie rurki;
2. podgrzany płyn chłodzący (woda lub płyn niezamarzający) dostaje się do zbiornika;
3. w zbiorniku ogrzewa wodę przeznaczoną na potrzeby gospodarstwa domowego;
4. schłodzony płyn chłodzący wraca do kolektora.

Zasadę działania kolektora słonecznego można porównać do samochodowego układu chłodzenia - nadmiar ciepła jest usuwany przez chłodnicę z pracującego silnika i wydawany na ogrzewanie kabiny pasażerskiej. Ale jeśli dla samochodu ważne jest przede wszystkim usunięcie ciepła z silnika, to podczas instalowania kolektora słonecznego konieczne jest jego skuteczne oszczędzanie.

Zalety i wady stosowania kolektorów słonecznych

Światowi naukowcy zgadzają się, że proporcja energii otrzymanej od Słońca będzie się zwiększać i przytaczane są następujące fakty:

• słońce jest niewyczerpanym i darmowym źródłem energii;
• wykorzystanie energii słonecznej nie prowadzi do zanieczyszczenia środowiska i nie przyczynia się do zwiększenia efektu cieplarnianego;
• energia słoneczna może być używana wszędzie, nie wymaga transportu;
• nowoczesne osiągnięcia naukowe pozwalają skutecznie gromadzić otrzymaną energię;
• kolektory słoneczne wymagają minimalnej konserwacji;
• urządzenie zbierające jest stosunkowo proste i niedrogie.

Jednocześnie naukowcy zauważają trudności w korzystaniu z energii słonecznej:

• wydajność kolektora zależy bezpośrednio od poziomu nasłonecznienia;
• instalacja sprzętu będzie wymagała pewnych kosztów początkowych;
• zimą znacznie wzrasta utrata ciepła.

Inną znaczącą wadą jest możliwość otrzymywania energii tylko w ciągu dnia.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Powyżej pokrótce opisaliśmy zasadę działania kolektora dwuobwodowego: płyn chłodzący płynie wzdłuż jednego obwodu, a woda płynie wzdłuż drugiego. To urządzenie może być jednoobwodowe. W nim tylko woda jest wykorzystywana jako nośnik ciepła, który następnie jest zużywany. Kolektor jednoprzewodowy nie nadaje się do użytku zimą, ponieważ woda zamarza i rozrywa rury.

Oprócz podziału kolektorów na pojedyncze i podwójne obwody, istnieją inne ogólnie przyjęte klasyfikacje. Kolektory słoneczne są podzielone zgodnie z zasadą pracy nad:

• mieszkanie;
• próżnia;
• powietrze;
• piasty

Rozważ bardziej szczegółowo ich strukturę i zasadę działania.

Płaski kolektor słoneczny

To proste urządzenie przypomina kanapkę z następującymi warstwami:

• aluminiowa rama z łącznikami;
• izolacja termiczna;
• chłonna chłonna powierzchnia;
• rury miedziane;
• szkło ochronne.

Płyta absorbera jest pomalowana na czarno i zapewnia maksymalną absorpcję promieniowania słonecznego, a specjalne hartowane szkło pokrywające całą konstrukcję minimalizuje straty energii, tworząc efekt cieplarniany i ogrzewając warstwę chłonną.

Płaskie kolektory słoneczne są proste w konstrukcji, niezawodne, ale mają niską wydajność.

Próżniowy kolektor słoneczny

Próżniowe kolektory słoneczne mają inną zasadę działania.

W przeciwieństwie do kolektorów płaskich ciepło w kolektorach próżniowych jest gromadzone przez hermetycznie zamknięte rury i kolektor ciepła. Szklana powierzchnia rur ze specjalną powłoką skutecznie pochłania energię słoneczną, która ogrzewa chłodziwo wewnątrz rur. Odkurzacz zapobiega utracie ciepła, pracując jako izolator. Przez kolektor ciepła krążąca ciecz wpływa do zbiornika, aby podgrzać wodę, a następnie wraca z powrotem do układu rurek próżniowych.

Elementy próżniowe umożliwiają uzyskanie wyższej wydajności w tego typu kolektorach w porównaniu do płaskich odpowiedników.

Powietrzny kolektor słoneczny

Kolektory tego typu nie mają wysokiej wydajności, ponieważ powietrze ma niższą pojemność cieplną. Można ich jednak używać przez cały rok, ponieważ zimą powietrze nie jest w stanie zamarznąć.

Konstrukcja kolektora powietrza jest prostsza i wysoce niezawodna. Kolektory powietrzne mogą być stosowane do ogrzewania budynków mieszkalnych, a także pomieszczeń przemysłowych, sklepów warzywnych, magazynów, garaży i piwnic.

Urządzenie i zasada działania kolektora powietrza niewiele różnią się od płaskich analogów: układ miedzianych rur z krążącym przez nie chłodziwem zastępuje panel odbierający ciepło żebrami.

Urządzenie panelowe jest podobne do komórkowego poliwęglanu. Pomiędzy krawędziami panelu przepływa powietrze, a proces nagrzewa się. Ogrzane powietrze jest dostarczane do pomieszczenia, oddaje ciepło i wraca do kolektora. Panele wykonane są z materiałów o wysokiej przewodności cieplnej - miedzi, aluminium, stali.

W rosyjskiej strefie klimatycznej z mroźnymi zimami kolektor powietrza nie ogrzeje całkowicie domu, ale jako dodatkowe źródło darmowego ciepła może znacznie obniżyć koszty ogrzewania.

Jak zrobić kolektor słoneczny własnymi rękami?

Wydajność kolektora słonecznego zależy bezpośrednio od jego powierzchni, ale wraz ze wzrostem powierzchni również wzrosną koszty akwizycji. W niektórych przypadkach bardziej opłacalne jest samodzielne wykonanie kolektora słonecznego z improwizowanych materiałów. Jego skuteczność będzie stosunkowo niewielka, ale wydatki na materiały nie wpłyną na budżet rodziny. Każda domowa konstrukcja zwróci się bardzo szybko, jeśli uda się zapobiec utracie ciepła. Najłatwiejszy sposób na wykonanie powietrznego lub płaskiego kolektora słonecznego w domu.

Przede wszystkim musisz określić lokalizację jego instalacji:

• Panele muszą być skierowane ściśle na południe pod pewnym kątem, zapewniając maksymalne nasłonecznienie. Wydajność urządzenia będzie wyższa, jeśli kąt nachylenia panelu będzie można zmienić, koncentrując się na wysokości położenia słońca w danym okresie. Tak więc zimą kąt nachylenia powinien być maksymalny, a latem panele powinny znajdować się pod niższym kątem.
• Panele kolektorów powinny być instalowane jak najbliżej pomieszczenia, które będzie ogrzewane w celu zmniejszenia strat ciepła. Skuteczna instalacja kolektora na południowym zboczu dachu domu lub na frontonie.Minimalizuje to straty ciepła, ale w dachu należy wykonać dodatkowe otwory.
• Cień od płotów, drzew lub innych budynków nie powinien padać na miejsce wybrane do instalacji kolektora.

Należy pamiętać, że zimą cienie są znacznie dłuższe z powodu niskiej pozycji słońca nad horyzontem.

Po wybraniu optymalnego miejsca musisz zdecydować o materiałach, które będą służyć jako radiatory. W przypadku domowego kolektora powietrza odpowiednie są aluminiowe puszki na napoje. Wygoda jest oczywista - aluminium ma wysoką przewodność cieplną i jest łatwe do cięcia, puszki mają standardowe rozmiary i są ze sobą łączone.

Po zebraniu wymaganej liczby puszek należy je dokładnie umyć, wysuszyć, wyciąć otwory w szyi i na dole, skleić klejem i pomalować na czarno.

Długość i szerokość puszek powinna odpowiadać rozmiarowi panelu. Po ułożeniu baterii puszek w panelu konieczne jest zorganizowanie kanałów do dostarczania i odprowadzania powietrza. Aby to zrobić, możesz użyć gotowych rur sprzedawanych do instalacji wentylacji. Podczas montażu systemu należy zapewnić izolację tylnej strony panelu i górnej szyby. Można go zastąpić kawałkiem poliwęglanu.

Gotowy kolektor można podłączyć do systemu wentylacji pomieszczenia lub pozostawić autonomiczny. Aby zwiększyć wydajność, podłączono do niego wentylator. Różnica temperatur na wlocie i wylocie w takim kolektorze może osiągnąć 35 stopni.

Oprócz powietrza można również ustawić podgrzewanie wody. Akumulatory żeliwne lub aluminiowe, rura lub wąż PND mogą służyć jako radiatory. Jeśli kolektor planuje
przez cały rok, układ powinien być dwuprzewodowy i wlać płyn niezamarzający lub inny płyn chłodzący jako płyn chłodzący.

Urządzenie w domu lub w domku kolektora słonecznego może znacznie obniżyć koszty ogrzewania i w pełni zaspokoić zapotrzebowanie na ciepłą wodę.