- Принципът на работа и конструктивни характеристики
- Класификация по температурни критерии
- Ръчно изработен колектор
- Цени за фабрични устройства
- Заключения и полезно видео по темата
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Повишаването на цените на традиционните енергийни източници подтиква частните собственици да търсят алтернативни възможности за отопление на домовете и водата. Съгласен съм, че финансовият компонент на въпроса ще играе значителна роля в избора на отоплителната система.
Един от най-обещаващите начини за енергийно снабдяване е преобразуването на слънчевата радиация. За целта използвайте слънчеви системи. Разбиране на принципа на техните устройства и механизма на работа, за да се направи слънчев колектор за отопление със собствените си ръце няма да бъде лесно.
Ще ви разкажем за конструктивните характеристики на хелиосистемите, предлагаме проста схема на сглобяване и ще опишем материалите, които могат да се използват. Етапите на работа са придружени от визуални снимки, материалът е допълнен с видеоклипове за създаване и въвеждане в експлоатация на импровизиран колектор.
Принципът на работа и конструктивни характеристики
Съвременните слънчеви системи - един от видовете алтернативни източници на топлина. Те се използват като спомагателно отоплително оборудване, което преобразува слънчевата радиация в енергия, която е от полза за собствениците на къщата.
Те могат напълно да осигурят топла вода и отопление през студения сезон само в южните райони. И тогава, ако те заемат достатъчно голяма площ и са инсталирани на открити площи, които не са засенчени от дървета.
Въпреки големия брой видове, принципът на тяхната работа е същият. Всяка слънчева система е верига с последователно подреждане на устройства и доставя топлинна енергия и я предава на потребителя.
Основните работни елементи са слънчеви клетки върху фотоволтаични клетки или слънчеви колектори. Технологията за сглобяване на слънчев генератор върху фотографски плаки е малко по-сложна от тръбния колектор.
В тази статия ще разгледаме втория вариант - колекторна хелиосистема.
Слънчевите колектори все още служат като спомагателни доставчици на енергия. Пълното превключване на отоплението на дома към Слънчевата система е опасно поради невъзможността да се предвиди ясен брой слънчеви дни
Колекторите са система от тръби, свързани последователно с изходната и входната линия или изложени във формата на бобина. През тръбите циркулира техническа вода, въздушен поток или смес от вода с течност против замръзване.
Физическите явления стимулират циркулацията: изпаряване, промени в налягането и плътността от прехода от едно агрегиращо състояние към друго и т.н.
Принципът на работа на слънчевите колектори се основава на получаването и натрупването на слънчева енергия, докладвано на топлоносителя (+)
Събиране и акумулиране на слънчева енергия, произведена от абсорбери. Това е или твърда метална плоча с почернена външна повърхност, или система от отделни плочи, прикрепени към тръбите.
За производството на горната част на тялото, покритието се използват материали с висока способност за предаване на светлина. Тя може да бъде плексиглас, подобни полимерни материали, закалени видове традиционно стъкло.
За да се премахнат загубите на енергия от задната страна на устройството, в кутията се поставя изолация
Трябва да кажа, че полимерните материали по-скоро лошо понасят влиянието на ултравиолетовите лъчи. Всички видове пластмаси имат достатъчно висок коефициент на топлинно разширение, което често води до понижаване на налягането на тялото. Следователно, използването на такива материали за производството на тялото на резервоара е ограничено.
Водата като топлоносител може да се използва само в системи, проектирани да доставят допълнителна топлина през есенно-пролетния период. Ако целогодишното използване на слънчевата система е планирано преди първото охлаждане, технологичната вода се променя, за да се смеси с антифриз.
Във въздушните слънчеви системи въздухът се използва като охладител. Каналите за неговото движение могат да бъдат направени от обичайния професионален лист (+)
Ако слънчевият колектор се монтира за отопление на малка сграда, която няма връзка с автономното отопление на къщата или с централизирани мрежи, се изгражда обикновена едноконтурна система с нагревателно устройство в началото на нея.
Веригата не включва циркулационни помпи и нагревателни уреди. Схемата е изключително проста, но може да работи само в слънчевото лято.
С включването на колектора в двуконтурна техническа конструкция, всичко е много по-сложно, но обхватът на дните, подходящи за употреба, е значително увеличен. Колекторът обработва само една верига. Преобладаващото натоварване се поставя върху основното отоплително тяло, работещо на електричество или всеки вид гориво.
За производството на слънчев колектор можете да използвате готовата верига, можете да изградите свой собствен пилотен модел и да го изпробвате на практика (+)
Въпреки пряката зависимост на работата на слънчевите устройства от броя на слънчевите дни, те се търсят, а търсенето на слънчеви устройства непрекъснато се увеличава. Те са популярни сред занаятчиите, стремящи се да изпращат всички видове естествена енергия в полезна посока.
Класификация по температурни критерии
Съществуват редица критерии, според които някои конструкции на хелиосистемите са класифицирани. Въпреки това, за устройства, които могат да се изработват ръчно и се използват за топла вода и отопление, най-рационално ще бъде разделянето по вид охлаждаща течност.
Така че, системите могат да бъдат течни и въздушни. Първият тип е по-приложим.
Елементарният въздушен колектор може да бъде направен от гофрирана тръба. Все още се нуждаят от фолирана твърда изолация и шперплат или OSB за тялото 
В долната част на кутията, с размерите на кутия около 0, 9 х 0, 9 м, поставете изолацията с фолио нагоре. Тогава цялата система е покрита с черна боя от балончик 
В крайните стени на кутията се изрязват отвори за излизане от въздушните отвори. Тръбата може да бъде положена с произволен брой завои, тя ще трябва около 10 m 
Дизайнът трябва да бъде защитен от атмосферния прах и вода: обикновеното стъкло, поликарбонатът, плексигласът или друг подобен материал ще бъдат подходящи за направата на покритието.
Освен това често се използва температурната класификация, към която работните колекторни възли могат да загряват:
- Ниска температура. Опции, които могат да загряват охлаждащата течност до 50ºС. Те се използват за затопляне на вода в резервоари за напояване, в бани и душове през лятото и за увеличаване на комфортните условия на прохладни пролетни и есенни вечери.
- Средна температура. Осигурете температура на топлоносителя при 80ºС. Те могат да се използват за отопление на помещенията. Тези варианти са най-подходящи за подреждането на частни домове.
- Висока температура. Температурата на охлаждащата течност в такива инсталации може да достигне 200-300ºС. Използва се в промишлен мащаб, инсталиран за отоплителни инсталации, търговски сгради и др.
При високотемпературните хелиосистеми се използва доста сложен процес на пренос на топлинна енергия. В допълнение, те заемат впечатляващо пространство, което повечето от нашите любители на крайградския живот не могат да си позволят.
Производственият процес е трудоемък, изпълнението изисква специализирано оборудване. Независимо направете такъв вариант на хелиосистемата е почти невъзможно.
Високотемпературните соларни клетки на фотоелектричните преобразуватели в дома са доста трудни за изпълнение.
Ръчно изработен колектор
Създаването на соларно устройство със собствените си ръце е очарователен процес, който носи много ползи. Благодарение на него можете рационално да приложите безплатна слънчева радиация, да решите няколко важни икономически проблеми. Нека разгледаме особеностите на създаването на плосък колектор, който доставя топла вода на отоплителната система.
Абсорбиращият панел е изработен от поликарбонатна пчелна пита, покрита с черна боя. Горният и долният ръб на панела, т.е. отворените краища на каналите на поликарбонатния лист се вкарват в канализационните тръби, прорязани заедно 
Ъглите, необходими за свързване на тръбопровода, се залепват за краищата на тръбите. В идеалния случай е по-добре да ги заварите с машина за заваряване на пластмасови тръби. Надлъжни прорези през тръбите, пълни с пистолет за лепило 
Тръбите за съхранение от канализационни тръби са оборудвани с топлоизолация. Преди това лепилото се изравнява по шевовете и около ъглите или с поялник или със сушилня за сгради. 
Попиващ панел с прикрепени към него тръби се поставя върху пяната или друга твърда изолация. Горната конструкция е покрита с поликарбонат, извит около ръба. 
За сглобяване на рамката е закупен метален профил с подходящ размер. При изчисляване на ширината се взема предвид дебелината на твърдата изолация 
В заготовките за сглобяване на рамката, изрязани от профила до размера на абсорбиращия панел, дупките се режат за изтегляне на свързващите точки на колектора. 
Монтажът на частите на рамката се извършва с винтове, предназначени за работа с този профил. 
За да се насочи колектора към оптимален ъгъл към слънцето, се изгражда стойка от дървен материал или метална ролка
Материали за самостоятелно сглобяване
Най-простият и достъпен материал за самостоятелно сглобяване на тялото на слънчевия колектор е дървена лента с дъска, шперплат, OSB плоскости или подобни опции. Като алтернатива можете да използвате стоманен или алуминиев профил с подобни листове. Металната кутия ще струва малко по-скъпо.
Материалите трябва да отговарят на изискванията за конструкции, използвани на открито. Животът на слънчевия колектор варира от 20 до 30 години.
Така, материалите трябва да имат определен набор от характеристики, които ще позволят конструкцията да се използва през целия период.
Най-евтин и прост вариант на материали за производството на тялото - използването на дървен материал и плочи от дървесни частици
Ако тялото е изработено от дърво, тогава трайността на материала може да бъде осигурена чрез импрегниране с водно-полимерни емулсии и покритие с бояджийски материали.
Основният принцип, който трябва да ръководи проектирането и монтажа на слънчевия колектор е наличието на материали по отношение на цена и наличност. Това означава, че те могат да бъдат намерени на свободния пазар или могат да бъдат независимо изработени от наличните инструменти.
Има маса от налични инструменти, подходящи за производството на соларна колекторна бобина, например, PVC или PP тръби с ъглови фитинги 
В приоритет, гъвкави водопроводни тръби PND или PVC, от които можете да монтирате приемник на слънчева енергия без използването на фитинги 
Оригиналното и много икономично решение - топлообменник от неуспешен стар хладилник 
Медната тръба е скъп, но ефективен избор. Тя трябва да бъде огъната, за да не се създава прекомерно хидравлично съпротивление в коленете 
Практически свободен и достатъчно ефективен въздушен колектор ще бъде освободен от използваните метални кутии. 
Класика на жанра за икономични собственици - пластмасови бутилки, които се появяват в изобилие във всяка провинциална къща 
Ако в устройството за слънчев колектор се използват тъмни пластмасови бутилки, те ще нагряват по-добре топлинната среда. 
Най-продължителният и материалоемък вариант е намотка от алуминиева или стоманена тръба, която изисква внимателно огъване и заваряване.
Нюанси на топлоизолацията на устройството
За да се предотврати загуба на топлинна енергия, на дъното на кутията се монтира изолиращ материал. Тя може да бъде пяна или минерална вата. Съвременната индустрия произвежда доста широка гама от изолационни материали.
За затопляне на кутията, можете да използвате фолирани версии на изолацията. По този начин е възможно да се осигури както топлоизолация, така и отражение на слънчевите лъчи от покритата с фолио повърхност.
Ако като изолационен материал се използва твърда пяна или пенополистиролна пяна, могат да се режат канали, за да се сложи намотката или тръбната система. Обикновено колекторният абсорбер се поставя върху изолацията и се фиксира здраво към дъното на кутията по начин, който зависи от материала, използван при производството на кутията.
Топлоизолацията служи за намаляване на загубите на топлина през дъното на корпуса. Не е рационално да се произвежда устройство в метален корпус без топлоизолация (+)
Колектор слънчев колектор
Това е абсорбиращ елемент. Това е система от тръби, в които отоплителната среда се загрява и части, най-често изработени от медни листове. Най-добрите материали за производството на радиатора са медни тръби.
Начало майстори изобретил по-евтин вариант - спирален топлообменник, изработен от полипропиленови тръби.
Интересно решение за бюджета - абсорбиращата хелиосистема от гъвкава полимерна тръба. Подходящи фитинги се използват за свързване към входящите и изходящите устройства, като изборът на наличните инструменти, от които може да се направи топлообменник за слънчев колектор, е доста широк. Това може да бъде топлообменникът на стария хладилник, полиетиленовите тръби за вода, стоманените панелни радиатори и др.
Важен критерий за ефективност е топлинната проводимост на материала, от който е направен топлообменника.
За собственото производство най-добрият вариант е медта. Той има топлопроводимост от 394 W / m². За алуминий този параметър варира от 202 до 236 W / m².
Медните тръби се считат за най-добрият вариант за производство на радиатор за топлинни характеристики и устойчивост на износване
Голямата разлика в параметрите на топлопроводимостта между медните и полипропиленовите тръби обаче не означава, че топлообменникът с медни тръби ще произведе стотици пъти по-големи обеми гореща вода.
При равни условия, работата на топлообменника от медни тръби ще бъде с 20% по-ефективна от производителността на металопластичните опции. Така че топлообменниците, изработени от пластмасови тръби, имат право на живот. В допълнение, тези опции ще струват много по-евтино.
Независимо от материала на тръбата, всички връзки, както заварени, така и резбовани, трябва да бъдат плътно затегнати. Тръбите могат да бъдат разположени паралелно един на друг и под формата на серпентина.
Веригата тип бобина намалява броя на връзките - това намалява вероятността от изтичане и осигурява по-равномерно протичане на охлаждащата течност.
Горната част на кутията, в която е разположен топлообменника, е покрита със стъкло. Алтернативно, можете да използвате съвременни материали, като например акрилов аналог или монолитен поликарбонат. Полупрозрачният материал може да не е гладък, но гофриран или матиран.
В класическия вариант кутията с колектора е затворена с закалено стъкло, плексиглас, поликарбонат или подобен материал. Занаятчиите са се адаптирали вместо стъкло, за да използват полиетилен
Такава обработка намалява отражателната способност на материала. Освен това този материал трябва да издържа на значителни механични натоварвания.
В промишлени проекти на такива слънчеви системи се използва специално слънчево стъкло. Това стъкло се характеризира с ниско съдържание на желязо, което осигурява по-малко топлинни загуби.
Резервоар за съхранение или камера за съхранение
Като резервоар за съхранение можете да използвате всеки контейнер с обем от 20 до 40 литра. Серия от няколко по-малки резервоара, свързани чрез тръби в серия, ще се побере. Резервоарът за съхранение се препоръчва да се затопли, защото Слънчевата вода в резервоар без изолация бързо ще загуби топлинна енергия.
Всъщност охладителната течност в нагревателната хелиосистема трябва да циркулира без натрупване, тъй като Топлинната енергия, получена от нея, трябва да се консумира през производствения период. Акумулиращият капацитет по-скоро изпълнява функцията на разпределител за нагрята вода и авангарна камера, поддържайки стабилността на налягането в системата.
Резервоарът за съхранение в слънчеви системи работи като разпределител на вода и резервоар за съхранение под налягане (+)
Етапи на сглобяване на слънчевата система
След производството на колектора и подготовката на всички компоненти на конструктивните елементи на системата, можете да преминете към директна инсталация.
Една от възможностите за монтиране на намотка от полипропиленови тръби с фитинги и тройници ще помогне за бързото сглобяване на слънчев колектор (+)
Работата започва с инсталирането на авангарна камера, която по правило се поставя на най-високата възможна точка: на тавана, самостоятелна кула, надлез и др.
По време на монтажа трябва да се отбележи, че след напълване на системата с течен охладител, тази част от конструкцията ще има впечатляващо тегло. Затова трябва да се гарантира надеждността на припокриването или да се засили.
След инсталацията резервоарите преминават към инсталацията на колектора. Този конструктивен елемент на системата е разположен от южната страна. Ъгълът на наклон спрямо линията на хоризонта трябва да бъде от 35 до 45 градуса.
След монтажа всички елементи на тях се свързват с тръби, свързващи се в една хидравлична система. Непроницаемостта на хидравличната система е важен критерий, от който зависи ефективната работа на слънчевия колектор.
Според схемата за сглобяване на слънчевата система за снабдяване с вода на летен душ, можете да изградите конструкция за затопляне на водата за напояване или за създаване на комфортни условия в прохладни вечери (+)
За свързване на конструктивните елементи в една хидравлична система се използват тръби с диаметър инч и половина инч. По-малкият диаметър се използва за настройка на секцията за налягане.
Под налягането част на системата се отнася до вкарването на вода в изходящата камера и изхода на нагрятия охладител в отоплителната система и топлата вода. Останалото е монтирано с тръби с по-голям диаметър.
За да се предотврати загубата на топлинна енергия, тръбите трябва да бъдат внимателно изолирани. За тази цел можете да използвате пяна, базалтова вълна или фолиен вариант на съвременни изолационни материали. Кумулативният капацитет и avancamera също подлежат на процедурата за изолация.
Най-простият и най-достъпен вариант за топлоизолация на резервоара е изграждането на кутия от шперплат или дъски около нея. Пространството между кутията и контейнера трябва да бъде запълнено с изолационен материал. Това може да бъде шлакова вата, смес от слама и глина, сухи стърготини и др.
Слънчевата система е инсталирана така, че слънчевите колектори да са разположени на осветената страна на къщата или парцела (+)
Тествайте преди пускане в експлоатация
След монтажа на всички елементи на системата и изолацията на част от конструкциите е възможно да се пристъпи към пълнене на системата с топлопреносна течност. Първоначалното пълнене на системата трябва да се извърши през тръба, разположена на дъното на колектора.
Тоест, пълненето се извършва от дъното до върха. Благодарение на такива действия е възможно да се избегне възможността за образуване на въздушни запушалки.
Водата или други течни охлаждащи средства влизат в ананкамера. Процесът на пълнене на системата завършва, когато от дренажната тръба на предната камера започне да тече вода.
С помощта на поплавъчен вентил можете да регулирате оптималното ниво на течността в камерата. След напълване на системата с охлаждаща течност, тя започва да се нагрява в колектора.
Процесът на повишаване на температурата настъпва дори при облачно време. Отоплената охлаждаща течност започва да се издига в горната част на резервоара. Процесът на естествена циркулация се осъществява, докато температурата на охладителя, която постъпва в радиатора, е подравнена с температурата на носача, напускащ колектора.
Когато водният поток в хидравличната система работи, клапанът с поплавък, разположен в камерата. По този начин ще се поддържа постоянно ниво. В този случай студената вода, постъпваща в системата, ще се намира в долната част на резервоара. Процесът на смесване на топла и студена вода на практика не се среща.
В хидравличната система е необходимо да се предвиди монтаж на клапани, които ще предотвратят обратната циркулация на охлаждащата течност от колектора към резервоара. Това се случва, когато температурата на околната среда падне по-ниска от температурата на охлаждащата течност.
Такива клапани обикновено се използват през нощта и вечерта.
Очната линия до местата на консумация на гореща вода се извършва с помощта на стандартни миксери. Обикновените единични кранове не трябва да се използват. При слънчево време температурата на водата може да достигне до 80 ° С - неудобно е директно да се използва такава вода. По този начин смесителите значително ще спестят топла вода.
Работата на такъв соларен водонагревател може да бъде подобрена чрез добавяне на допълнителни секции на колекторите. Дизайнът ви позволява да монтирате два до неограничен брой парчета.
Работата на слънчевата система се увеличава чрез инсталиране на повече слънчеви колектори
В основата на такъв слънчев колектор за отопление и гореща вода стои принципът на парниковия ефект и т.нар. Термосифонен ефект. Парниковият ефект се използва при изграждането на нагревателния елемент.
Слънчевите лъчи преминават свободно през прозрачния материал на горната част на колектора и се превръщат в топлинна енергия.
Топлинната енергия е в затворено пространство поради плътността на секцията на кутията на колектора. Термосифонният ефект се използва в хидравличната система, когато нагрятата охладителна течност се издига, измества студения охладител и го принуждава да се премести в нагревателната зона.
Благодарение на термосифонния ефект в системата настъпва стабилна и непрекъсната естествена циркулация на охлаждащата течност.
Работа на слънчевия колектор
Основният критерий, който влияе на работата на слънчевите системи, е интензивността на слънчевата радиация. Количеството на потенциално полезната слънчева радиация, попадаща в определена област, се нарича инсолация.
Мащабът на слънчевите лъчи в различните части на земното кълбо варира в доста широки граници. За да се определи средната стойност на тази стойност, има специални таблици. Те показват средната слънчева инсолация за определен регион.
Данните за слънчевата слънчева светлина в даден регион могат да бъдат получени от специални карти и таблици (+)
В допълнение към големината на слънчева светлина, площта и материалът на топлообменника влияят на работата на системата. Друг фактор, който влияе на работата на системата, е обемът на резервоара за съхранение. Оптималният капацитет на резервоара се изчислява въз основа на площта на адсорберите на колектора.
В случай на плосък колектор, това е общата площ на тръбите, които са в колекторната кутия. Тази стойност е средно 75 литра обем резервоар на квадратен метър колекторни тръби. Натрупаният капацитет е вид акумулатор на топлина.
Цени за фабрични устройства
Лъвският дял от финансовите разходи за изграждане на такава система попада в производството на колектори. Това не е изненадващо, дори и при промишлени дизайни на хелиосистеми, около 60% от разходите се пада на този структурен елемент. Финансовите разходи ще зависят от избора на материал.
Трябва да се отбележи, че такава система не е в състояние да отоплява помещението, а само помага да се спестят разходи, като помага за загряване на водата в отоплителната система. Предвид относително големите разходи за енергия, които се изразходват за затопляне на вода, слънчевият колектор, интегриран в отоплителната система, значително намалява тези разходи.
Слънчевият колектор е сравнително лесен за интегриране в системата за отопление и топла вода (+)
За производството си използва доста прости и достъпни материали. В допълнение, този дизайн е напълно енергонезависим и не изисква поддръжка. Грижата за системата се свежда до периодична проверка и почистване на колекторното стъкло от замърсяване.
В тази статия е представена допълнителна информация за организацията на слънчевото отопление в къщата.
Заключения и полезно видео по темата
Процесът на производство на елементарен слънчев колектор:
Как да сглобите и пуснете соларна система:
Естествено, слънчевият колектор със собствено производство няма да може да се конкурира с индустриалните модели. Използвайки наличните материали, е доста трудно да се постигне високата ефективност, която притежават промишлените дизайни. Но финансовите разходи ще бъдат много по-малко в сравнение с придобиването на готови инсталации.
Въпреки това, домашно направената слънчева отоплителна система значително ще увеличи нивото на комфорт и ще намали разходите за енергия, която се произвежда от традиционните източници.
Имате опит в изграждането на слънчев колектор? Или имате въпроси относно материала? Моля, споделете информация с нашите читатели. Можете да оставите коментари във формата по-долу.