Bezmaksas saules enerģijas izmantošana ir labs veids, kā ietaupīt degvielu un elektrību, kas tiek tērēta privātmājas apkurei. Saules enerģijas sistēmu plašu izmantošanu kavē siltumenerģijas uztvērēju un ar tiem saistītā aprīkojuma - akumulācijas tvertnes, cirkulācijas sūkņa, elektroniskā vadības bloka un citu armatūru - augstā cena. Vienīgais veids, kā samazināt izmaksas, ir izgatavot saules kolektoru ar savām rokām no lētiem materiāliem un salikt standarta siksnu shēmu.
Saules sildītāju darbības princips
Pirms sākt gatavot pašmāju saules sistēmu, ir vērts izpētīt rūpnīcā ražoto saules kolektoru ierīci - gaisu un ūdeni. Pirmie tiek izmantoti tiešai telpu apsildīšanai, pēdējie tiek izmantoti kā ūdens sildītāji vai nesasaldējošs dzesēšanas šķidrums - antifrīzs.
Atsauce. Ierīces no gaisa nav īpaši populāras ierobežotās funkcionalitātes dēļ. Saules ūdens sildītāji ir vairāk pieprasīti, jo tie var nodrošināt apkuri, karstu ūdeni un paaugstināt temperatūru āra baseinos.
Galvenais saules sistēmas elements ir pats saules kolektors, ko piedāvā 3 versijās:
- Plakanā ūdens sildītājs. Tā ir aizzīmogota kaste, izolēta no apakšas. Iekšpusē ir siltuma izlietne (absorbētājs), kas izgatavota no metāla loksnes, uz kuras ir piestiprināta vara spole. Augšdaļa ir pārklāta ar izturīgu stiklu.
- Gaisa sildītāja kolektora dizains ir līdzīgs iepriekšējai versijai, tikai caur ventilatoru cirkulēts gaiss cirkulē caur caurulēm, nevis dzesēšanas šķidruma.
- Cauruļveida vakuuma kolektora ierīce būtiski atšķiras no plakaniem modeļiem. Aparāts sastāv no izturīgām stikla kolbām, kurās ievieto vara caurules. To gali ir savienoti ar 2 automaģistrālēm - padeve un atgriešana, gaiss no kolbām tiek izsūknēts.
Papildinājums. Ir arī cita veida vakuuma ūdens sildītāji, kur stikla kolbas ir cieši noslēgtas un piepildītas ar īpašu vielu, kas iztvaiko zemā temperatūrā. Iztvaikošanas laikā gāze absorbē lielu siltuma daudzumu, kas tiek nodots ūdenī. Siltuma pārneses procesā viela atkal kondensējas un plūst kolbas apakšā, kā parādīts attēlā.
Norādītajos kolektoru veidos tiek izmantots saules starojuma siltuma tiešas nodošanas (citādi - insolācijas) princips plūstošam šķidrumam vai gaisam. Plakanā ūdens sildītājs darbojas šādi:
- Ūdens vai antifrīzs pārvietojas caur vara siltummaini ar ātrumu 0,3-0,8 m / s, to sūknē cirkulācijas sūknis (lai gan ir arī gravitācijas modeļi āra dušām).
- Saules stari silda absorbējošo loksni un ar to cieši savienotu spoles cauruli. Plūstošā dzesēšanas šķidruma temperatūra paaugstinās par 15-80 grādiem, atkarībā no gadalaika, diennakts laika un ielu laika.
- Siltuma zudumu novēršanai korpusa apakšējās un sānu virsmas ir izolētas ar poliuretāna putām vai ekstrudēta putupolistirola.
- Caurspīdīgajam augšējam stiklam ir 3 funkcijas: tas aizsargā selektīvu absorbētāja pārklājumu, neļauj vējam pūst spoli un rada noslēgtu gaisa spraugu, kas saglabā siltumu.
- Karstais siltumnesējs ieiet akumulācijas tvertnes - bufera tvertnes vai netiešā apkures katla - siltummainī.
Tā kā ūdens temperatūra aparāta ķēdē svārstās mainīgajos gadalaikos un dienās, saules kolektoru nevar tieši izmantot sildīšanai un karstā ūdens sagatavošanai. No saules saņemtā enerģija tiek pārsūtīta uz galveno siltumnesēju caur tvertnes spoli - akumulatoru (katlu).
Izņēmums - saules enerģijas uzstādīšana baseiniem, tvertnes ūdens sildīšanai tieši vai caur vienkāršu siltummaini.
Cauruļveida aparāta efektivitāti palielina vakuums un katras kolbas iekšējā atstarojošā siena. Saules stari brīvi iziet cauri bezgaisa slānim un silda vara cauruli ar antifrīzu, bet karstums nevar pārvarēt vakuumu un iziet ārā, tāpēc zaudējumi ir minimāli. Vēl viena starojuma daļa nonāk reflektorā un koncentrējas uz ūdens līniju. Pēc ražotāju domām, instalācijas efektivitāte sasniedz 80%.
Mēs izgatavojam ūdens savācēju
Vakuuma tipa ūdens sildītāju acīmredzamu iemeslu dēļ nevar izgatavot mājās. Tāpēc mēs izvēlamies plakanu dizainu ar siltummaini un absorbētāju, kas savāc saules gaismu. Ideālā gadījumā jums jāaprēķina uztvērēja laukums un izplūdes ūdens temperatūra atkarībā no daudziem faktoriem:
- dzīvesvietas reģions un insolācijas līmenis;
- apkārtējā temperatūra, it īpaši ziemā;
- siltummaiņas virsmas laukums, kas uztver saules iedarbību;
- spoles materiāls un pārklājums;
- ieplūdes dzesēšanas šķidruma temperatūra;
- paneļa leņķis attiecībā pret sauli;
- ūdens plūsmas ātrums caur siltummaiņa caurulēm.
Internetā nav grūti atrast saules kolektora veiktspējas aprēķinus, taču mēs brīdinām jūs - aprēķini ir ļoti neprecīzi.
Piemērs. Par pamatu tiek ņemts fakts: skaidrā dienā uz 1 m² virsmas nonāk 500–800 W saules enerģijas. Turklāt, izmantojot skolas formulu m = Q / 1,163 x Δt, mēs nosakām ūdens masu, kas uzsildīta 40 ° C temperatūrā ar 1 m² siltummaini: 500/1 163 x 40 = 10,7 litri stundā. Ar insolāciju 800 W / m² var sildīt 17,2 l / h. Bet velns ir detaļās: sākotnējais skaitlis 0,5-0,8 kW uz kvadrātmetru ir ļoti aptuvens skaitlis.
Mēs piedāvājam vienkāršotu pieeju problēmai, kas aprakstīta soli pa solim:
- Nosakiet vietu un platību, kuru esat gatavs dot kolekcionāram.
- Balstoties uz materiālu cenām, izvēlieties piemērotu spoles un korpusa montāžas iespēju.
- Izgatavojiet prototipu, pievienojiet apkurei vai ūdens padevei saskaņā ar pareizo shēmu. Mēs parādīsim iesiešanas metodes nākamajās šī raksta sadaļās.
- Pārbaudiet apkures loku mājās un izdariet turpmākus secinājumus par jaudas palielināšanu / samazināšanu, konstrukcijas maiņu un tā tālāk.
Tagad mēs iziesim katru posmu atsevišķi, koncentrējoties uz kļūdām.
Siltumiekārtas izvietošana
Patiesībā pašmāju kolekcionāra atrašanās vietai ir tikai divas iespējas: uz ēkas jumta vai mājas teritorijas atklātā vietā. Izvēloties vietu, ievērojiet vienkāršus noteikumus:
- Vietai vajadzētu būt apgaismotai dienas laikā, lai to neaizēnotu koki un citas saimniecības ēkas.
- Uzstādot uz jumta, tiek izvēlēts maigāks slīpums, kur vienmēr nokļūst saules starojums. Ir skaidrs, ka salauztā mansarda jumta stāvā daļa nedarbosies.
- Nelietojiet karstā ūdens instalāciju, kas paredzēta apkurei, vai karstā ūdens piegādi tālu no mājām. Palielināsies piegādes cauruļvadu garums, siltuma zudumi un uzstādīšanas izmaksas.
- Orientējiet zemes kolektoru tā, lai saule, vizuāli virzoties no austrumiem uz rietumiem, pastāvīgi apgaismotu siltuma izlietni. Paneļa uzstādīšanas leņķis ir 60 ± 15 °.
Piezīme. Sildīšanas elementa efektivitāti var palielināt, izmantojot parabolisko saules koncentrātu, kas savāc starus vienā starā, un tas tiek nosūtīts absorbētājam. Ieliektā spoguļa uzbūves un montāžas metodes ir parādītas videoklipā.
Saules augi, kas paredzēti ūdens sildīšanai vasaras dušā, atrodas uz šīs ēkas jumta un ir savienoti ar smaguma spēka palīdzību. Ierīces baseinu sildīšanai atrodas blakus tvertnes traukam.
Materiālu izvēle
Balstoties uz pārskatiem un tēmām, kas tika apspriestas populārajā Forumhouse forumā, mēs izvēlējāmies piederumus saules ūdens sildītāju ražošanai. Tātad, uztvērēja taisnstūra kaste parasti ir izgatavota no koka sijas vai vecu logu gataviem rāmjiem. Korpusa aizmugurējā siena ir izolēta ar bazalta vilnu, putupolistirola vai ekstrudēta putupolistirola.
Padoms. Kastes apakšā var izgatavot no folijas polimēra izolācijas. Metāla slānis kalpos kā absorbētājs - jums nav jāuzliek papildu loksne.
Mājas amatnieki izgatavo siltummaiņus no dažādām caurulēm:
- melnais polietilēns (HDPE);
- gofrēts nerūsējošais tērauds;
- varš un alumīnijs;
- polipropilēns un metāla plastmasa;
- šķērssaistīts polietilēns;
- paneļu tērauda radiatori.
No efektivitātes un izturības viedokļa labāk ir izmantot caurules, kas izgatavotas no alumīnija, vara un nerūsējošā tērauda ar vislabāko siltumvadītspēju. Materiāla trūkums ir augstā cena.
Plastmasas caurules ir daudz lētākas nekā metāla caurules, un tās ir vieglāk uzstādīt. Bet, lietojot polimērus, jāņem vērā vairākas nianses:
- jebkura plastmasa ultravioletā starojuma ietekmē pakāpeniski bojājas;
- PPR cauruļu sienas ir pārāk biezas, slikti iztur siltumu;
- augstas kvalitātes plastmasa ir pārāk dārga mūsu vajadzībām, un lēta bieži noslāņojas uz līkumiem un ātri sabrūk saulē;
- sašūts polietilēns “atceras” sākotnējo līkumu līcī, no tā ir ērti izgatavot gredzenveida spoli, un iztaisnošana nav viegla;
- HDPE caurules, kas jums jāiegādājas pārtikas sērijai (ar zilu svītru), tā ir labāk aizsargāta no ultravioletā starojuma.
Atsauce. Baseina siltummaiņa vienkāršākā versija ir melna dārza šļūtene, kas ielikta ar “gliemezi”. Materiāla mīnuss ir gumijas plaisāšana no ilgstošas saules iedarbības.
HDPE plānsienu caurules ir lieliska izvēle cenas un kvalitātes attiecības ziņā. Melnā virsma labi absorbē saules siltumu, savienojošie veidgabali ir lēti. Cauruļvads ir piestiprināts pie absorbētāja ar plastmasas skavām vai skārda sloksni uz skrūvēm.
Kā absorbējošo loksni var izmantot parasto vai nerūsējošā tērauda krāsotu melnu krāsu. Ideāls variants ir lokšņu alumīnijs vai varš.
Kastes augšdaļa ir aizvērta ar šādiem caurspīdīgiem materiāliem, no kuriem izvēlēties:
- parasts vai pastiprināts stikls;
- caurspīdīgs plastmasas iesaiņojums;
- plāns šūnveida polikarbonāts.
Padoms. Nelietojiet gatavus stikla pakešu logus no plastmasas logiem kā caurspīdīgu elementu. Ziemā ar lielu temperatūras starpību starp ielas gaisu un slēgto kolektoru kameru divslāņu pakete neiztur un plaisas.
Montāžas ieteikumi
Saules kolektora ražošanas process ir tik acīmredzams, ka nav jēgas gleznot pakāpeniskas instrukcijas. Uzdevums ir padarīt hermētiskāko kameru, uzstādot siltummaini uz metāla absorbētāja iekšpusē. Mēs vienkārši sniegsim dažus padomus, lai pasargātu jūs no kļūdām:
- Siltummaiņa caurules var likt gareniski vai ar spirāli (cochlea). Padariet nelielu attālumu starp blakus esošajām līnijām (pagriezieniem) - no 1 līdz 4 cm.
- Korpusa gaisa necaurlaidība tiek panākta, eļļojot šuves ar silikona hermētiķi vai uzliekot gumijas blīves.
- Caurules ir piestiprinātas pie pamatnes jebkurā ērtā veidā - ar plastmasas skavām, metāla sloksni vai vienkārši piestiprinātas sānos ar pašvītņojošām skrūvēm.
- Viss iekšējais dobums ir krāsots ar karstumizturīgu melnu emalju (pārdod aerosola baloniņos).
- Izolācijas slāņa biezums ūdens sildītāja aizmugurē ir vismaz 50 mm.
- Visvieglāk ir uzvilkt caurspīdīgu plēvi uz augšu - tas ir labākais risinājums prototipam. Pēc tam stiklu nav grūti nomainīt.
Vēl viens ieteikums. Koka daļas jāapstrādā ar antiseptisku līdzekli.Pārklājiet rāmi, kas metināts no tērauda profiliem, ar grunti un 2 gaismas krāsas slāņiem.
Pēc siltuma izlietnes paneļa montāžas piepildiet spoli ar ūdeni un pārbaudiet, vai nav noplūdes. Pēc tam pārbaudiet saules kolektoru - pievienojiet izeju tvertnei, uzstādiet paneli saulē un periodiski izmēriet ūdens temperatūru, ņemot vērā sildīšanas laiku. Balstoties uz reāliem rādītājiem, ir viegli noteikt ūdens sildītāja veiktspēju.
Elektroinstalācijas shēma
Kolektors, kas paredzēts ūdens sildīšanai dušā, ar gravitācijas plūsmas palīdzību ir savienots ar uzglabāšanas tvertni. Svarīgs nosacījums: saules enerģijas iekārtai jāatrodas zem galvenās tvertnes tā, lai zemāka blīvuma karstais ūdens pa cauruļvadu paceltos un izspiestu auksto. Šādas sistēmas dizains ir parādīts zīmējumā.
Savienojot ar katlu vai siltuma akumulatoru, saules kolektors darbojas kā pilnvērtīgs siltuma avots. Saules sistēmas ražotāji iesaka izmantot divu cauruļu spiediena shēmu, kas ietver nepieciešamos saistošos elementus:
- cirkulācijas sūknis, kura spiediens ir 0,4 bar;
- izplešanās tvertnes membrānas tips;
- automātiska ventilācija;
- drošības vārsts, kas paredzēts darbam ar 2 bar spiedienu;
- spiediena mērītājs;
- termometrs;
- slēgvārsti, papildināšanas vārsts;
- kontrolieris ar diviem temperatūras sensoriem;
- piegādes cauruļvadu siltumizolācija.
Svarīgs punkts. Ja bufera tvertnei ir pievienots vairāku kolektoru akumulators, jāpalielina sūkņa jauda un izplešanās tvertnes tilpums. Membrānas tvertnes minimālā ietilpība ir 10% no kopējā dzesēšanas šķidruma daudzuma ķēdē.
Shēma darbojas šādi:
- Siltuma izlietne tiek piestiprināta pie bufera tvertnes apakšējās spoles, kur ūdens ir vēsāks.
- Kontrolieris ar sensoriem salīdzina ūdens (antifrīzu) temperatūru pievadcaurulē un siltuma akumulatorā.
- Elektroniskā vienība apstādina sūkni, kad ūdens temperatūra tvertnē ir vienāda vai augstāka par turpgaitas temperatūru.
- Gaiss, kas nonāk ķēdē, tiek izvadīts caur automātisko vārstu, kas uzstādīts sistēmas augšpusē.
- Dzesēšanas šķidruma pārkaršanas gadījumā, ja sūknis apstājas (nav iespējams izslēgt sauli), drošības vārsts darbosies un atbrīvos no liekā spiediena.
Dārgākais ķēdes elements ir elektroniska vadības ierīce. Kā es varu iztikt bez kontroliera:
- iegādājieties Aliexpress lētāku termostatu, ko iedarbina temperatūras starpība;
- iestatiet dienas un nakts taimeri un mehānisku termostatu, lai izslēgtu sūkni, kad bufera tvertnei ir maksimāls siltums.
Kā darbojas lēts ķīniešu vadības bloks (cena - 15 USD), skatiet video pārskatā:
Saules apkure
Gaisa sildīšanas uzstādīšana tiek veikta līdzīgi, tikai siltummainis ir izgatavots no lielāka diametra caurulēm, un ventilatoru nodrošina ventilators. Starojuma uztvērēju izgatavo amatnieki no šādiem materiāliem:
- alumīnija gofrēšana ventilācijai;
- plastmasas pudeles, kas ievietotas viena otrā;
- cirsts alus kannas.
Kastītē ir izveidoti 2 caurumi gaisa caurulēm, iekšpusē ir ielikts smalks siets, novēršot kukaiņu iekļūšanu. Ventilators - datora dzesētājs - ir uzstādīts vienā no atverēm, siltummaiņas daļa ir nokrāsota melnā krāsā. Piegādes caurules ir izolētas un ieklātas apsildāmā telpā. Gaisa kolektora montāžas algoritms ir parādīts videoklipā:
Secinājums
Saules kolektoru pievilcība ir saistīta ar pieaugošajām enerģijas cenām. Lai gan ūdens sildītāju veiktspēja ziemā samazinās, saules siltums nodrošina ievērojamus galvenā enerģijas avota - katla - degvielas patēriņa ietaupījumus. Ja vēlaties pēc iespējas vairāk sildīt savu lauku māju ar bezmaksas saules enerģiju, mēs iesakām pievērst uzmanību instalācijām ar spoguļu koncentratoriem.Šīs ārkārtīgi efektīvās ierīces tiek plaši izmantotas Eiropā un Amerikā.