Staviame solárny kolektor vlastnými rukami (23 fotiek)

Slnko je najsilnejším zdrojom energie na Zemi. Každú sekundu nám posiela viac ako 80 000 miliárd kilowattov. To je niekoľko tisíc krát viac, ako produkujú všetky svetové elektrárne. Ľudia sa vždy snažili nájsť spôsob, ako aplikovať slnečnú energiu na svoje potreby. Už v ranom stredoveku vedeli, ako strieľať pomocou šošoviek. V súčasnosti strešný kontajner s čiernou vodou ohrieva vodu a slúži ako letná sprcha v dedinách a letných chatkách. Mimochodom, je to najjednoduchší solárny kolektor - jednoduché a originálne zariadenie, ktoré umožňuje využitie slnečnej energie na ohrev vody alebo vykurovanie. Ak je dizajn mierne vylepšený, bude dostatok teplej vody pre všetky potreby domácnosti a pre vykurovanie domu. Aby ste to dosiahli, musíte pochopiť princíp slnečného kolektora.

Ako funguje solárny kolektor?

Princíp činnosti týchto zariadení je založený na premene sálavej slnečnej energie na teplo:

1. slnečné lúče ohrievajú chladivo cirkulujúce v kolektore cez tenké trubice;
2. zohriate chladivo (voda alebo nemrznúca zmes) vstupuje do zásobníka;
3. v nádrži ohrieva vodu určenú pre potreby domácnosti;
4. ochladené chladivo sa vracia do kolektora.

Princíp činnosti solárneho kolektora je porovnateľný s automobilovým chladiacim systémom - prebytočné teplo sa odvádza pomocou radiátora z bežiaceho motora a vynakladá sa na vykurovanie kabíny. Ak je však dôležité, aby auto v prvom rade odviedlo teplo z motora, potom pri inštalácii solárneho kolektora je potrebné ho efektívne šetriť.

Výhody a nevýhody použitia solárnych kolektorov

Vedci z celého sveta sa zhodujú na tom, že podiel energie získanej zo slnka sa zvýši a citujú sa nasledujúce skutočnosti:

• slnko je nevyčerpateľný a bezplatný zdroj energie;
• využívanie slnečnej energie nevedie k znečisteniu životného prostredia a neprispieva k zvýšeniu skleníkového efektu;
• solárna energia sa dá použiť všade, nevyžaduje prepravu;
• moderný vedecký vývoj umožňuje efektívne akumulovať prijatú energiu;
• solárne kolektory vyžadujú minimálnu údržbu;
• Zberné zariadenie je relatívne jednoduché a lacné.

Vedci zároveň zaznamenávajú ťažkosti pri využívaní slnečnej energie:

• účinnosť kolektora priamo závisí od úrovne izolácie;
• inštalácia zariadenia si bude vyžadovať určité počiatočné náklady;
• v zime sa tepelné straty výrazne zvyšujú.

Ďalšou významnou nevýhodou je schopnosť prijímať energiu iba počas denných hodín.

Druhy solárnych kolektorov

Hore sme stručne opísali princíp činnosti dvojokruhového kolektora: chladivo prúdi pozdĺž jedného okruhu a voda prúdi pozdĺž druhého. Toto zariadenie môže byť jednookruhové. V ňom sa ako nosič tepla používa iba voda, ktorá sa následne spotrebuje. Jednokruhový kolektor nie je vhodný na použitie v zime, pretože voda zamrzne a pretrhne trubice.

Okrem rozdelenia kolektorov na jednoduché a duálne obvody existujú aj ďalšie všeobecne uznávané klasifikácie. Solárne kolektory sú rozdelené podľa princípu práce na:

• plochý;
• vákuum;
• vzduch;
• koncentrátory.

Podrobnejšie zvážte ich štruktúru a princíp činnosti.

Plochý solárny kolektor

Toto jednoduché zariadenie pripomína sendvič s nasledujúcimi vrstvami:

• hliníkový rám s upevňovacími prvkami;
• tepelná izolácia;
• absorpčný povrchový absorbent;
• medené rúry;
• ochranné sklo.

Doska absorbéra je natretá čiernou farbou a poskytuje maximálnu absorpciu slnečného žiarenia. Špeciálne kalené sklo pokrývajúce celú štruktúru minimalizuje energetické straty, vytvára skleníkový efekt a zahrieva absorpčnú vrstvu.

Ploché solárne kolektory majú jednoduchý dizajn, sú spoľahlivé, ale majú nízku účinnosť.

Vákuový solárny kolektor

Vákuové trubicové solárne kolektory majú iný princíp činnosti.

Na rozdiel od plochých kolektorov sa teplo vo vákuových kolektoroch akumuluje hermeticky uzavretými trubicami a kolektorom tepla. Sklenený povrch rúrok so špeciálnym povlakom účinne absorbuje slnečnú energiu, ktorá ohrieva chladivo vnútri rúr. Vákuum bráni tepelným stratám tým, že pracuje ako izolátor. Cez kolektor tepla cirkulujúca kvapalina vstupuje do zásobnej nádrže na ohrev vody a potom sa vracia späť do systému vákuovej trubice.

Vákuové prvky umožňujú zabezpečiť vyššiu účinnosť v kolektoroch tohto typu v porovnaní s plochými náprotivkami.

Vzduchový solárny kolektor

Zberače tohto typu nemajú vysokú účinnosť, pretože vzduch má nižšiu tepelnú kapacitu. Môžu sa však používať po celý rok, pretože v zime nie je možné zamrznúť.

Konštrukcia vzduchového potrubia je jednoduchšia a vysoko spoľahlivá. Vzduchové kolektory sa dajú použiť na vykurovanie obytných budov, ako aj priemyselných priestorov, skladov zeleniny, skladov, garáží a pivníc.

Zariadenie a princíp činnosti vzduchového kolektora sa od plochých analógov málo líšia: systém medených rúr s cirkulujúcim chladivom nahrádza panel prijímajúci teplo rebrami.

Panelové zariadenie je podobné celulárnemu polykarbonátu. Medzi okrajmi panela prechádza vzduch a proces sa zahrieva. Vyhrievaný vzduch sa privádza do miestnosti, vydáva teplo a vracia sa späť do kolektora. Panely sú vyrobené z materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou - meď, hliník, oceľ.

V ruskej klimatickej zóne s mrazivými zimami nebude kolektor vzduchu vykurovať celý dom, ale ako ďalší zdroj voľného tepla môže výrazne ušetriť náklady na vykurovanie.

Ako vyrobiť solárny kolektor vlastnými rukami?

Kapacita solárneho kolektora priamo závisí od jeho oblasti, ale so zväčšením oblasti sa tiež zvýšia obstarávacie náklady. V niektorých prípadoch je oveľa výhodnejšie vyrobiť solárny kolektor z improvizovaných materiálov. Jeho účinnosť bude relatívne nízka, ale výdavky na materiál nebudú mať vplyv na rodinný rozpočet. Akákoľvek domáca stavba sa vyplatí veľmi rýchlo, ak je možné zabrániť tepelným stratám. Najjednoduchší spôsob, ako vyrobiť vzduchový alebo plochý solárny kolektor doma.

Najprv musíte určiť umiestnenie jeho inštalácie:

• Panely musia byť orientované striktne na juh pod určitým uhlom, aby sa zabezpečilo maximálne oslnenie. Účinnosť zariadenia bude vyššia, ak sa dá zmeniť uhol sklonu panelu so zameraním na výšku polohy slnka v danom období. Takže v zime by mal byť uhol sklonu maximálny av lete by panely mali byť pod nižším uhlom.
• Zberné panely by mali byť inštalované čo najbližšie k miestnosti, ktorá bude vyhrievaná, aby sa znížili tepelné straty. Efektívna inštalácia kolektora na južný sklon strechy domu alebo na pedál.To minimalizuje tepelné straty, ale v streche musia byť urobené ďalšie otvory.
• Tieň z plotov, stromov alebo iných budov by nemal padať na miesto určené na inštaláciu kolektora.

Majte na pamäti, že v zime sú tiene omnoho dlhšie kvôli nízkej polohe Slnka nad obzorom.

Po výbere optimálneho miesta sa musíte rozhodnúť o materiáloch, ktoré budú slúžiť ako chladiče. Pre domáci zberač vzduchu sú vhodné hliníkové plechovky na nápoje. Pohodlie je zrejmé - hliník má vysokú tepelnú vodivosť a ľahko sa krája, plechovky majú štandardné veľkosti a sú navzájom spojené.

Po zhromaždení požadovaného počtu plechoviek sa musia dôkladne umyť, vysušiť, odrezať diery v hrdle a spodku, prilepiť lepidlom a natrieť čiernou farbou.

Počet plechov na dĺžku a šírku by mal zodpovedať veľkosti panela. Po položení batérie plechoviek do panelu je potrebné usporiadať napájacie a výfukové kanály. Na tento účel môžete použiť pripravené rúry, ktoré sa predávajú na inštaláciu vetrania. Počas montáže systému je potrebné zabezpečiť izoláciu zadnej strany panelu a horného skla. Môže byť nahradený kusom polykarbonátu.

Hotový kolektor môže byť pripojený k systému vetrania miestnosti alebo môže byť autonómny. Kvôli vyššej účinnosti je k nemu pripojený ventilátor. Rozdiel teploty na vstupe a výstupe v takomto kolektore môže dosiahnuť 35 stupňov.

Okrem vzduchu je možné zabezpečiť aj ohrev vody. Ako chladiče môžu slúžiť liatinové alebo hliníkové batérie, rúrka PND alebo hadica. Ak kolektor plánuje
Pri použití po celý rok by mal byť systém dvojokruhový a ako chladivo naliať nemrznúcu kvapalinu alebo akékoľvek iné chladivo.

Prístroj vo vašej domácnosti alebo v chate solárneho kolektora môže výrazne znížiť náklady na vykurovanie a úplne uspokojiť potreby teplej vody.