Päikese vaba energia kasutamine on hea meetod eramaja kütmiseks kulutatud kütuse ja elektri säästmiseks. Päikesesüsteemide massilist kasutamist takistab soojusvastuvõtjate ja nendega seotud seadmete - hoiumahuti, tsirkulatsioonipumba, elektroonilise juhtseadme ja muude lisaseadmete kõrge hind. Ainus viis kulude vähendamiseks on valmistada odavate materjalide hulgast oma kätega päikesekollektor ja kokku panna standardne kopsakas skeem.
Päikesesoojendite tööpõhimõte
Enne omatehtud päikesesüsteemi tootmise alustamist tasub uurida tehases valmistatud päikesekollektorite seadet - õhku ja vett. Esimesi kasutatakse ruumide otseseks soojendamiseks, viimaseid kasutatakse veesoojenditena või külmutamata jahutusvedelikuna - antifriisina.
Viide. Antennipaigaldised pole piiratud funktsionaalsuse tõttu eriti populaarsed. Päikesesoojendid on nõudlikumad, kuna need pakuvad kütet, sooja vett ja tõstavad välibasseinides temperatuuri.
Päikesesüsteemi põhielement on päikesekollektor ise, mida pakutakse kolmes versioonis:
- Lameveeboiler. See on suletud kast, altpoolt isoleeritud. Sees on metallplekist valmistatud jahutusradiaator (absorber), millele kinnitatakse vaskpool. Ülaosa on kaetud vastupidava klaasiga.
- Õhusoojendi kollektori konstruktsioon sarnaneb eelmisele versioonile, jahutusvedeliku asemel ringleb torude kaudu ainult ventilaatori ringlustatud õhk.
- Torukujulise vaakumkollektori seade erineb põhimõtteliselt lamedatest mudelitest. Seade koosneb vastupidavatest klaaskolbidest, kuhu pannakse vasktorud. Nende otsad on ühendatud kahe maanteega - toide ja tagasivool, kolbidest õhk pumbatakse välja.
Lisamine. On veel teist tüüpi vaakumveeboilereid, kus klaaskolvid on tihedalt suletud ja täidetud spetsiaalse ainega, mis aurustub madalal temperatuuril. Aurustumise ajal neelab gaas suurel hulgal vett soojust. Soojusülekande käigus kondenseerub aine uuesti ja voolab kolbi põhja, nagu pildil näidatud.
Loetletud kollektoritüübid kasutavad päikesekiirguse soojuse (muidu - insolatsiooni) otsese ülekandumise voolavasse vedelikku või õhku põhimõtet. Lameveeboiler töötab järgmiselt:
- Vesi või antifriis liigub läbi vasksoojusvaheti kiirusega 0,3–0,8 m / s, tsirkulatsioonipumba abil pumbatakse (kuigi välistingimustes dušide jaoks on olemas ka gravitatsioonimudelid).
- Päikesekiired kuumutavad imavat lehte ja sellega tihedalt ühendatud mähise toru. Voolava jahutusvedeliku temperatuur tõuseb 15-80 kraadi, sõltuvalt aastaajast, kellaajast ja tänava ilmast.
- Soojuskadude välistamiseks isoleeritakse kere põhja- ja külgpinnad polüuretaanvahuga või pressitud polüstüreenvahuga.
- Läbipaistval pealmisel klaasil on 3 funktsiooni: see kaitseb absorberi valikulist katmist, hoiab ära tuule mähise puhumise ja loob suletud õhupilu, mis hoiab soojust.
- Kuum soojuskandja siseneb hoiupaagi - puhverpaagi või kaudse küttekatla soojusvahetisse.
Kuna vee temperatuur seadme vooluringis kõigub muutuvate aastaaegade ja päevadega, ei saa päikesekollektorit otse kütteks ja sooja vee jaoks kasutada. Päikeselt saadud energia kantakse peamisele soojuskandjale läbi paagi mähise - aku (katla).
Erand - basseinide päikesepaigaldised, paagi vee soojendamiseks otse või lihtsa soojusvaheti kaudu.
Torukujulise seadme efektiivsust suurendab vaakum ja sisemine peegeldav sein igas kolvis. Päikesekiired läbivad vabalt õhuvaba kihi ja soojendavad vasktoru antifriisiga, kuid kuumus ei suuda vaakumist üle pääseda ja välja minna, seega on kaod minimaalsed. Teine osa kiirgusest siseneb reflektorisse ja keskendub veetrassile. Tootjate sõnul ulatub paigalduse efektiivsus 80% -ni.
Valmistame veekollektori
Vaakum-tüüpi veesoojendit ei saa arusaadavatel põhjustel kodus valmistada. Seetõttu võtame kasutusele soojusvaheti ja päikesevalgust koguva absorbeerijaga tasase kujunduse. Ideaalis peate arvutama vastuvõtja pindala ja väljalaskevee temperatuuri, mis sõltub paljudest teguritest:
- elukoha piirkond ja insolatsiooni tase;
- ümbritseva õhu temperatuur, eriti talvel;
- soojusvahetuspinna pindala, mis tajub päikese käes viibimist;
- mähise materjal ja kate;
- sisselaske jahutusvedeliku temperatuur;
- paneeli nurk päikese suhtes;
- vee voolukiirus soojusvaheti torude kaudu.
Internetis pole keeruline leida päikesekollektori jõudluse arvutusi, kuid hoiatame teid - arvutused on väga ebatäpsed.
Näide. Aluseks võetakse asjaolu: selgel päeval satub 1 m² pinnale 500–800 W päikeseenergiat. Lisaks, kasutades kooli valemit m = Q / 1,163 x Δt, määrame 1 m² soojusvaheti abil temperatuuril 40 ° C kuumutatud vee massi: 500/1 163 x 40 = 10,7 liitrit tunnis. Insolatsiooniga 800 W / m² saab kütta 17,2 l / h. Kuid kurat on detailides: esialgne näitaja 0,5–0,8 kW ruutmeetri kohta on väga ligikaudne arv.
Pakume lihtsustatud lähenemisviisi samm-sammult juhistes kirjeldatud probleemile:
- Määrake koht ja pindala, mille olete valmis kogujale andma.
- Materjalihindade põhjal valige mähise ja korpuse kokkupanekuks sobiv variant.
- Tehke prototüüp, ühendage kütte või veevarustusega vastavalt õigele skeemile. Sidumismeetodeid näitame selle artikli järgmistes osades.
- Katsetage kodus küttekontuuri ja tehke edasised järeldused võimsuse suurendamise / vähendamise, konstruktsiooni muutmise ja nii edasi.
Nüüd läbime iga etapi eraldi, keskendudes lõksudele.
Termilise paigalduse paigutamine
Tegelikult on omatehtud koguja asukoha jaoks ainult kaks võimalust: hoone katusel või majaosa avatud alal. Koha valimisel järgige lihtsaid reegleid:
- Plats peaks päeva jooksul olema võimalikult valgustatud, puid ja muid kõrvalhooneid varjamata.
- Katusele paigaldamisel valitakse õrnem kalle, kus päikesekiirgus alati saab. On selge, et purustatud mansardkatuse järsk osa ei toimi.
- Ärge võtke kütteks mõeldud sooja vee paigaldamist ega sooja vee tarnimist kodust kaugel. Toitetorustiku pikkus, soojuskaod ja paigalduskulud suurenevad.
- Orienteerige maakollektorit nii, et idast läände visuaalselt liikuv päike valgustaks pidevalt jahutusradiaatorit. Paneeli paigaldamise nurk on 60 ± 15 °.
Märge. Kütteelemendi efektiivsust saab suurendada paraboolse päikesekontsentraatori abil, mis kogub kiired ühes talas ja saadetakse absorbeerijale. Nõguspeegli ehitus- ja montaažimeetodid on näidatud videos.
Päikesekombinaadid, mis on mõeldud suvises dušis vee soojendamiseks, asuvad selle hoone katusel ja on omavahel ühendatud raskusjõu abil. Basseinide soojendamise seadmed asuvad paagi kausi kõrval.
Materjalide valik
Valisime populaarsetel foorumimaja Foorumimajas läbi vaadatud arvustuste ja teemade põhjal valiku päikeseenergia veesoojendite tootmiseks vajalikest lisaseadmetest. Niisiis, vastuvõtja ristkülikukujuline kast on tavaliselt valmistatud puidust talast või vanade akende valmisraamidest. Korpuse tagasein on soojustatud basaltvilla, vahtpolüstüreeni või ekstrudeeritud polüstüreenvahuga.
Näpunäide. Karbi põhi võib olla valmistatud fooliumpolümeerist isolatsioonist. Metallikiht toimib absorbeerijana - te ei pea lisalehte panema.
Kodused käsitöölised valmistavad soojusvaheteid mitmesugustest torudest:
- must polüetüleen (HDPE);
- lainepapist roostevaba teras;
- vask ja alumiinium;
- polüpropüleen ja metallplast;
- ristseotud polüetüleen;
- paneelist terasradiaatorid.
Tõhususe ja vastupidavuse seisukohast on parem kasutada alumiiniumist, vasest ja roostevabast terasest torusid, millel on parim soojusjuhtivus. Materjali puudus on kõrge hind.
Plasttorud on palju odavamad kui metalltorud ja neid on lihtsam paigaldada. Kuid polümeeride kasutamisel tuleb arvestada paljude nüanssidega:
- kõik plastmassid halvenevad ultraviolettkiirguse mõjul järk-järgult;
- PPR-torude seinad on liiga paksud, juhivad soojust halvasti;
- kvaliteetne plastik on meie jaoks liiga kallis ja odav kihistub sageli kurvides ja variseb päikese käes kiiresti;
- ristseotud polüetüleen „mäletab” lahes algset painutust, sellest on mugav teha rõngakujuline mähis ja sirgendamine pole lihtne;
- HDPE torud, mille jaoks peate ostma toiduseeria (sinise triibuga), see on paremini kaitstud ultraviolettkiirguse eest.
Viide. Basseini soojusvaheti lihtsaim versioon on must aiavoolik, mille külge on pandud “tigu”. Materjali miinus on kummi lõhenemine pikaajalisest päikese käes viibimisest.
HDPE õhukese seinaga torud on hinna ja kvaliteedi suhte osas suurepärane valik. Must pind neelab hästi päikesesoojust, ühendusdetailid on odavad. Torujuhe kinnitatakse absorbeerija külge plastklambrite või kruvidega kinnitatud tina riba abil.
Absorbeeriva lehena võib kasutada musta värviga tavalist või roostevabast terasest värvi. Ideaalne variant on lehtalumiinium või vask.
Karbi ülaosa on suletud järgmiste läbipaistvate materjalidega:
- tavaline või armeeritud klaas;
- läbipaistev kilemähis;
- õhuke raku polükarbonaat.
Näpunäide. Ärge kasutage plastikakendest valmistatud topeltklaasidega aknaid poolläbipaistva elemendina. Talvel, tänavaõhu ja suletud kollektorikambri vahel on suur temperatuurierinevus, ei pea kahekihiline pakend vastu ja praguneb.
Montaažisoovitused
Päikesekollektori valmistamise protsess on nii ilmne, et samm-sammult juhiste maalimine pole mõistlik. Ülesandeks on kõige õhukindlama kambri valmistamine, paigaldades soojusvaheti metallist absorberisse. Anname lihtsalt mõned nõuanded, et kaitsta teid vigade eest:
- Soojusvaheti torusid võib paigaldada pikisuunas või spiraaliga (tigu). Tehke külgnevate joonte (pöörde) vaheline kaugus väikeseks - 1 kuni 4 cm.
- Korpuse õhutihedus saavutatakse vuukide määrimisega silikoontihendiga või kummitihendite panemisega.
- Torud kinnitatakse aluse külge igal sobival viisil - plastklambritega, metallribaga või kinnitatakse lihtsalt külgedele isekeermestavate kruvidega.
- Kogu sisemine õõnsus on värvitud kuumakindla musta emailiga (müüakse aerosoolpurkides).
- Soojenduskihi paksus veesoojendi tagaküljel on vähemalt 50 mm.
- Kõige lihtsam on läbipaistvat kilet peal tõmmata - see on prototüübi jaoks parim võimalus. Seejärel pole klaasi asendamine keeruline.
Veel üks soovitus. Puidust osi tuleb töödelda antiseptikuga.Terasprofiilidest keevitatud raam kaetakse praimeriga ja 2 kihti heleda värviga.
Pärast jahutusradiaatori paneeli kokkupanekut täitke mähis veega ja kontrollige lekkeid. Seejärel katsetage päikesekollektorit - ühendage väljund paagiga, paigaldage paneel päikese kätte ja mõõta perioodiliselt vee temperatuuri, võttes arvesse kuumutamisaega. Tegelike näitajate põhjal on veesoojendi jõudlust lihtne kindlaks teha.
Juhtmestiku skeem
Dušis vee soojendamiseks mõeldud kollektor on gravitatsioonivoolu abil ühendatud mahutiga. Oluline tingimus: päikeseelektrijaam peaks asuma põhimahuti all nii, et madalama tihedusega kuum vesi tõuseks läbi toru ja tõrjuks külma. Sellise süsteemi konstruktsioon on näidatud joonisel.
Katla või soojusakumulaatori külge ühendatuna toimib päikesekollektor täieõigusliku soojusallikana. Päikesesüsteemi tootjad soovitavad kasutada kahetorusüsteemi rõhuskeemi, mis sisaldab nõutavaid siduvaid elemente:
- tsirkulatsioonipump, mille rõhk on 0,4 baari;
- paisupaagi membraani tüüp;
- automaatne õhuava;
- kaitseklapp, mis on loodud töötama rõhul 2 bar;
- rõhumõõdik;
- termomeeter;
- sulgeventiilid, täiendusventiil;
- kahe temperatuurianduriga kontroller;
- toitetorustike soojusisolatsioon.
Oluline punkt. Kui puhvermahutiga on ühendatud mitme kollektori aku, tuleb suurendada pumba mahtu ja paisupaagi mahtu. Membraanimahuti minimaalne mahutavus on 10% ringluses oleva jahutusvedeliku kogusest.
Skeem töötab järgmiselt:
- Jahutusradiaator kinnitub puhvermahuti alumise mähise külge, kus vesi on külmem.
- Kontroller võrdleb andurite abil vee (antifriisi) temperatuuri toitetorus ja soojusakumulaatoris.
- Elektrooniline seade peatab pumba, kui paagis oleva vee temperatuur on pealevoolu temperatuuril võrdne või sellest kõrgem.
- Vooluahelasse sisenev õhk juhitakse süsteemi ülaossa paigaldatud automaatse ventiili kaudu.
- Jahutusvedeliku ülekuumenemise korral pumba seiskumise tõttu (päikest on võimatu välja lülitada) töötab kaitseklapp ja vabastab liigsurvest.
Kõige kallim vooluahela element on elektrooniline juhtseade. Kuidas ma saan ilma kontrollerita hakkama:
- osta Aliexpressil odavam termostaat, mille käivitab temperatuuri erinevus;
- seadke päev-öö taimer ja mehaaniline termostaat, et pump välja lülitada, kui puhvermahuti on maksimaalsel kuumusel.
Kuidas odav Hiina juhtseade töötab (hind - 15 dollarit), vaadake videoülevaadet:
Päikeseküte
Õhukütte paigaldamine toimub sarnaselt, ainult soojusvaheti on valmistatud suurema läbimõõduga torudest ja puhuri tagab ventilaator. Kiirgusvastuvõtja on valmistatud käsitööliste poolt järgmistest materjalidest:
- ventilatsiooniks mõeldud alumiiniumist laine;
- plastpudelid asetati üksteise sisse;
- nikerdatud õllekanistrid.
Karbis tehakse õhutorude jaoks 2 auku, putukate sisenemise vältimiseks asetatakse seest peenike võrk. Ühele avadele on paigaldatud ventilaator - arvuti jahuti -, soojusvahetuse osa on värvitud mustaks. Toitetorud on isoleeritud ja paigaldatud köetavasse ruumi. Õhukollektori monteerimise algoritm on näidatud videos:
Järeldus
Päikesekollektorite atraktiivsus on tingitud energiahindade tõusust. Kuigi veesoojendite jõudlus talvel väheneb, võimaldab päikesesoojus peamise allika - katla - kütusekulu märkimisväärselt kokku hoida. Kui soovite oma maamaja võimalikult palju tasuta päikeseenergiaga kütta, soovitame teil pöörata tähelepanu peegelkontsentraatoritega paigaldustele.Neid äärmiselt tõhusaid seadmeid kasutatakse laialdaselt Euroopas ja Ameerikas.