Chúng tôi xây dựng một bộ thu năng lượng mặt trời bằng tay của chính mình (23 ảnh)

Mặt trời là nguồn năng lượng mạnh nhất trên Trái đất. Mỗi giây nó gửi cho chúng tôi hơn 80 nghìn tỷ kilowatt. Con số này gấp hàng nghìn lần so với tất cả các nhà máy điện của thế giới sản xuất. Mọi người luôn cố gắng tìm cách áp dụng năng lượng mặt trời cho nhu cầu của họ. Ngay từ đầu thời Trung cổ, họ đã biết cách tạo ra lửa với sự trợ giúp của ống kính, và ngày nay, một thùng chứa trên mái nhà được sơn màu đen làm nóng nước và phục vụ như một cơn mưa mùa hè ở các ngôi làng và nhà tranh mùa hè. Nhân tiện, nó là bộ thu năng lượng mặt trời đơn giản nhất - một thiết bị đơn giản và nguyên bản cho phép sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm nước hoặc sưởi ấm. Nếu thiết kế được cải thiện một chút, sẽ có đủ nước nóng cho tất cả các nhu cầu của gia đình và để sưởi ấm ngôi nhà. Để làm điều này, bạn cần hiểu nguyên tắc của bộ thu năng lượng mặt trời.

Làm thế nào để thu năng lượng mặt trời làm việc?

Nguyên lý hoạt động của các thiết bị này dựa trên sự biến đổi năng lượng mặt trời bức xạ thành nhiệt:

1. các tia nắng mặt trời làm nóng chất làm mát lưu thông trong bộ thu qua các ống mỏng;
2. chất làm mát được làm nóng (nước hoặc chất chống đông) vào bể chứa;
3. Trong bể, ông đun nóng nước dành cho nhu cầu gia đình;
4. chất làm mát được làm mát trở lại bộ thu.

Nguyên lý hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời có thể được so sánh với hệ thống làm mát ô tô - nhiệt dư được loại bỏ thông qua bộ tản nhiệt từ động cơ đang chạy và dành cho việc sưởi ấm khoang hành khách. Nhưng, nếu điều quan trọng đối với một chiếc xe hơi, trước hết, để loại bỏ nhiệt từ động cơ, thì khi lắp đặt bộ thu năng lượng mặt trời, cần phải tiết kiệm hiệu quả.

Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời

Các nhà khoa học thế giới đồng ý rằng tỷ lệ năng lượng nhận được từ mặt trời sẽ chỉ tăng lên và các sự kiện sau đây được trích dẫn:

• mặt trời là một nguồn năng lượng vô tận và tự do;
• việc sử dụng năng lượng mặt trời không dẫn đến ô nhiễm môi trường và không góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính;
• năng lượng mặt trời có thể được sử dụng ở mọi nơi, nó không cần vận chuyển;
• phát triển khoa học hiện đại cho phép tích lũy hiệu quả năng lượng nhận được;
• người thu gom năng lượng mặt trời cần bảo trì tối thiểu;
• thiết bị thu gom tương đối đơn giản và rẻ tiền.

Đồng thời, các nhà khoa học lưu ý những khó khăn trong việc sử dụng năng lượng mặt trời:

• hiệu quả của người thu gom trực tiếp phụ thuộc vào mức độ phơi nắng;
• lắp đặt thiết bị sẽ yêu cầu một số chi phí ban đầu;
• vào mùa đông, mất nhiệt tăng đáng kể.

Một nhược điểm đáng kể khác là khả năng nhận năng lượng chỉ trong giờ ban ngày.

Các loại bộ thu năng lượng mặt trời

Ở trên, chúng tôi mô tả ngắn gọn về nguyên lý hoạt động của bộ thu mạch kép: chất làm mát chảy dọc theo một mạch và nước chảy dọc theo mạch thứ hai. Thiết bị này có thể là mạch đơn. Trong đó, chỉ có nước được sử dụng làm chất mang nhiệt, sau đó được tiêu thụ. Bộ thu một mạch không phù hợp để sử dụng vào mùa đông, vì nước sẽ đóng băng và vỡ các ống.

Ngoài việc phân chia các bộ thu thành các mạch đơn và kép, còn có các phân loại khác thường được chấp nhận. Vì vậy, người thu gom năng lượng mặt trời được phân chia theo nguyên tắc làm việc trên:

• phẳng;
• chân không;
• không khí;
• trung tâm.

Xem xét cấu trúc và nguyên tắc hành động của họ chi tiết hơn.

Bộ thu năng lượng mặt trời phẳng

Thiết bị đơn giản này giống như một chiếc bánh sandwich với các lớp sau:

• khung nhôm với ốc vít;
• cách nhiệt;
• thấm hút bề mặt;
• ống đồng;
• kính bảo vệ.

Tấm hấp thụ được sơn màu đen và cung cấp sự hấp thụ tối đa bức xạ mặt trời, và một kính cường lực đặc biệt bao phủ toàn bộ cấu trúc giúp giảm thiểu thất thoát năng lượng, tạo hiệu ứng nhà kính và làm nóng lớp hấp thụ.

Bộ thu năng lượng mặt trời phẳng có thiết kế đơn giản, đáng tin cậy, nhưng có hiệu quả thấp.

Bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ thu năng lượng mặt trời dựa trên ống chân không có một nguyên tắc hoạt động khác nhau.

Không giống như các bộ thu phẳng, nhiệt trong các bộ thu chân không được tích lũy bằng các ống kín và bộ thu nhiệt. Bề mặt thủy tinh của các ống với lớp phủ đặc biệt hấp thụ hiệu quả năng lượng mặt trời, làm nóng chất làm mát bên trong các ống. Chân không ngăn ngừa mất nhiệt bằng cách làm việc như một chất cách điện. Thông qua bộ thu nhiệt, chất lỏng tuần hoàn đi vào bể chứa để làm nóng nước và sau đó quay trở lại hệ thống ống chân không.

Các yếu tố chân không làm cho nó có thể cung cấp hiệu quả cao hơn trong các bộ sưu tập loại này so với các đối tác phẳng.

Bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ sưu tập loại này không có hiệu quả cao, vì không khí có công suất nhiệt thấp hơn. Nhưng chúng có thể được sử dụng quanh năm, vì không khí không thể đóng băng vào mùa đông.

Thiết kế của ống dẫn khí đơn giản hơn và có độ tin cậy cao. Bộ thu gom không khí có thể được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà dân cư cũng như cơ sở công nghiệp, cửa hàng rau, nhà kho, nhà để xe, và hầm.

Thiết bị và nguyên lý hoạt động của bộ thu không khí khác với các chất tương tự phẳng: một hệ thống ống đồng có chất làm mát lưu thông qua chúng thay thế bảng thu nhiệt bằng vây.

Thiết bị bảng điều khiển tương tự như polycarbonate di động. Giữa các cạnh của không khí bảng điều khiển đi qua và trong quá trình nóng lên. Không khí nóng được cung cấp cho căn phòng, tỏa nhiệt và quay trở lại bộ sưu tập. Các tấm được làm bằng vật liệu có tính dẫn nhiệt cao - đồng, nhôm, thép.

Trong vùng khí hậu Nga với mùa đông băng giá, bộ thu không khí sẽ không làm nóng hoàn toàn ngôi nhà, nhưng là một nguồn nhiệt miễn phí bổ sung, nó có thể tiết kiệm đáng kể chi phí sưởi ấm.

Làm thế nào để làm cho một bộ thu năng lượng mặt trời bằng tay của chính bạn?

Công suất của bộ thu năng lượng mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào diện tích của nó, nhưng với sự gia tăng diện tích, chi phí mua lại cũng sẽ tăng. Trong một số trường hợp, việc tạo ra một bộ thu năng lượng mặt trời từ các vật liệu ngẫu hứng sẽ có lợi hơn nhiều. Hiệu quả của nó sẽ tương đối nhỏ, nhưng chi tiêu cho vật liệu sẽ không ảnh hưởng đến ngân sách gia đình. Bất kỳ công trình xây dựng tại nhà sẽ trả hết rất nhanh nếu có thể ngăn ngừa mất nhiệt. Cách dễ nhất để làm một bộ thu năng lượng mặt trời hoặc bằng phẳng ở nhà.

Trước hết, bạn cần xác định vị trí để cài đặt:

• Các bảng điều khiển cần phải được định hướng nghiêm ngặt về phía nam ở một góc độ nhất định, cung cấp tối đa hóa. Hiệu quả của thiết bị sẽ cao hơn nếu có thể thay đổi góc nghiêng của bảng điều khiển, tập trung vào chiều cao của vị trí của mặt trời trong một khoảng thời gian nhất định. Vì vậy, vào mùa đông, góc nghiêng nên tối đa, và vào mùa hè, các tấm nên ở góc thấp hơn.
• Các tấm collector nên được lắp đặt càng gần càng tốt với căn phòng sẽ được sưởi ấm để giảm mất nhiệt. Lắp đặt hiệu quả của bộ thu trên sườn phía nam của mái nhà hoặc trên bệ.Điều này giảm thiểu thất thoát nhiệt, nhưng các lỗ bổ sung phải được thực hiện trên mái nhà.
• Bóng từ hàng rào, cây cối hoặc các tòa nhà khác không được rơi vào nơi được chọn để lắp đặt bộ thu.

Hãy nhớ rằng vào mùa đông, bóng tối dài hơn nhiều do vị trí thấp của mặt trời phía trên đường chân trời.

Sau khi chọn vị trí tối ưu, bạn cần quyết định các vật liệu sẽ đóng vai trò là tản nhiệt. Đối với một bộ thu không khí tự chế, lon nhôm cho đồ uống là phù hợp. Thuận tiện là rõ ràng - nhôm có độ dẫn nhiệt cao và dễ cắt, lon có kích thước tiêu chuẩn và được nối với nhau.

Sau khi thu thập số lượng lon cần thiết, chúng phải được rửa sạch, sấy khô, cắt lỗ ở cổ và đáy, dán keo bằng keo và sơn màu đen.

Số lượng lon chiều dài và chiều rộng phải tương ứng với kích thước của bảng điều khiển. Sau khi đặt pin của lon trong bảng điều khiển, cần phải tổ chức các kênh cung cấp và khí thải. Để làm điều này, bạn có thể sử dụng các đường ống làm sẵn được bán để lắp đặt hệ thống thông gió. Trong quá trình lắp ráp hệ thống, cần phải cung cấp cho lớp cách nhiệt của mặt sau của bảng và kính trên. Nó có thể được thay thế bằng một miếng polycarbonate.

Bộ sưu tập hoàn thành có thể được kết nối với hệ thống thông gió phòng hoặc tự chủ. Để có hiệu quả cao hơn, một chiếc quạt được kết nối với nó. Chênh lệch nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra trong bộ thu như vậy có thể đạt tới 35 độ.

Ngoài không khí, nước nóng cũng có thể được sắp xếp. Pin gang hoặc nhôm, ống hoặc ống PND có thể đóng vai trò là bộ tản nhiệt. Nếu người sưu tầm đang lên kế hoạch
sử dụng quanh năm, hệ thống nên được mạch đôi và đổ chất chống đông hoặc bất kỳ chất làm mát nào khác làm chất làm mát.

Thiết bị trong nhà của bạn hoặc tại ngôi nhà của bộ thu năng lượng mặt trời có thể giảm đáng kể chi phí sưởi ấm và đáp ứng đầy đủ nhu cầu cho nước nóng.