Gradimo sončni kolektor z lastnimi rokami (23 fotografij)

Sonce je najmočnejši vir energije na Zemlji. Vsako sekundo nam pošlje več kot 80 tisoč milijard kilovatov. To je nekajtisočkrat več, kot proizvedejo vse svetovne elektrarne. Ljudje so vedno poskušali najti način, kako uporabiti sončno energijo za svoje potrebe. Že v zgodnjem srednjem veku so znali kuriti ogenj s pomočjo leč, danes pa črno pobarvana posoda na strehi ogreva vodo in služi kot poletna prha v vaseh in kočah. Mimogrede, gre za najpreprostejši sončni kolektor - preprosto in izvirno napravo, ki omogoča uporabo sončne energije za ogrevanje vode ali ogrevanje. Če se zasnova nekoliko izboljša, bo dovolj tople vode za vse gospodinjske potrebe in za ogrevanje hiše. Če želite to narediti, morate razumeti načelo sončnega kolektorja.

Kako deluje sončni kolektor?

Načelo delovanja teh naprav temelji na pretvorbi sevalne sončne energije v toploto:

1. sončni žarki segrejejo hladilno tekočino, ki kroži v kolektorju skozi tanke cevi;
2. ogrevana hladilna tekočina (voda ali antifriz) vstopi v rezervoar za shranjevanje;
3. v rezervoarju ogreva vodo, namenjeno za gospodinjske potrebe;
4. ohlajeno hladilno sredstvo se vrne v kolektor.

Načelo delovanja sončnega kolektorja lahko primerjamo z avtomobilskim hladilnim sistemom - odvečna toplota se odvaja skozi radiator iz delujočega motorja in se porabi za ogrevanje potniškega prostora. Ampak, če je za avto pomembno, da najprej odstranimo toploto iz motorja, potem ga je treba pri namestitvi sončnega kolektorja učinkovito shraniti.

Prednosti in slabosti uporabe sončnih kolektorjev

Svetovni znanstveniki se strinjajo, da se bo delež energije, prejete od sonca, samo povečeval in navajajo naslednja dejstva:

• sonce je neizčrpen in brezplačen vir energije;
• uporaba sončne energije ne onesnažuje okolja in ne prispeva k povečanju učinka tople grede;
• sončna energija se lahko uporablja povsod, ne potrebuje prevoza;
• sodobni znanstveni razvoj omogoča učinkovito kopičenje prejete energije;
• sončni kolektorji potrebujejo minimalno vzdrževanje;
• kolektorska naprava je relativno preprosta in poceni.

Hkrati znanstveniki ugotavljajo težave pri uporabi sončne energije:

• učinkovitost zbiralnika je neposredno odvisna od stopnje insolacije;
• namestitev opreme bo zahtevala določene začetne stroške;
• pozimi se toplotne izgube znatno povečajo.

Druga pomembna pomanjkljivost je sposobnost prejemanja energije samo podnevi.

Vrste sončnih kolektorjev

Zgoraj smo na kratko opisali princip delovanja dvokrožnega kolektorja: hladilno sredstvo teče vzdolž enega tokokroga, voda pa teče vzdolž drugega. Ta naprava je lahko enokrožna. V njem kot nosilec toplote služi le voda, ki se nato porabi. Enokrožni kolektor ni primeren za uporabo pozimi, saj voda zmrzne in poči cevi.

Poleg delitve kolektorjev na enojne in dvojne tokokroge obstajajo tudi druge splošno sprejete klasifikacije. Torej, sončne kolektorje delimo po principu delovanja na:

• stanovanje;
• vakuum;
• zrak;
• vozlišča.

Razmislite o njihovi strukturi in načelu delovanja podrobneje.

Ploščati sončni kolektor

Ta preprosta naprava spominja na sendvič z naslednjimi plastmi:

• aluminijast okvir s pritrdilnimi elementi;
• toplotna izolacija;
• vpojna površina-vpojna;
• bakrene cevi;
• zaščitno steklo.

Absorpcijska plošča je obarvana v črno barvo in zagotavlja maksimalno absorpcijo sončnega sevanja, posebno kaljeno steklo, ki prekriva celotno konstrukcijo, pa zmanjšuje izgubo energije, ustvarja učinek tople grede in segreva vpojno plast.

Ploščati sončni kolektorji so enostavni, zanesljivi, vendar imajo nizko učinkovitost.

Vakuumski sončni kolektor

Vakuumski cevni sončni kolektorji imajo drugačen princip delovanja.

Za razliko od ploščatih kolektorjev toploto v vakuumskih kolektorjih akumulirajo hermetično zaprte cevi in ​​toplotni zbiralnik. Steklena površina cevi s posebnim premazom učinkovito absorbira sončno energijo, ki segreva hladilno tekočino v notranjosti cevi. Vakuum preprečuje izgubo toplote, saj deluje kot izolator. Skozi zbiralnik toplote krožeča tekočina vstopi v hranilnik za ogrevanje vode in se nato vrne nazaj v vakuumski cevni sistem.

Vakuumski elementi omogočajo večjo učinkovitost tovrstnih kolektorjev v primerjavi s ploščatimi kolektorji.

Zračni sončni kolektor

Tovrstni kolektorji nimajo visoke učinkovitosti, saj ima zrak nižjo toplotno kapaciteto. Vendar jih je mogoče uporabljati vse leto, saj zrak pozimi ne more zmrzniti.

Zasnova zračnega razdelilnika je preprostejša in zelo zanesljiva. Zračni kolektorji se lahko uporabljajo za ogrevanje stanovanjskih objektov, pa tudi industrijskih prostorov, zelenjavnih skladišč, skladišč, garaž in kleti.

Naprava in princip delovanja zračnega zbiralnika se malo razlikujeta od ravnih analogov: sistem bakrenih cevi s hladilno tekočino, ki kroži skozi njih, nadomešča ploščo za sprejem toplote z rebri.

Naprava plošče je podobna celičnemu polikarbonatu. Med robovi plošče prehaja zrak in se pri tem segreje.Ogret zrak se dovaja v prostor, odda svojo toploto in se vrne v kolektor. Plošče so izdelane iz materialov z visoko toplotno prevodnostjo - baker, aluminij, jeklo.

V razmerah ruskega podnebnega pasu z mrzlimi zimami zračni kolektor ne bo popolnoma ogreval hiše, vendar kot dodaten vir brezplačne toplote lahko znatno prihrani stroške ogrevanja.

Kako narediti sončni kolektor z lastnimi rokami?

Zmogljivost sončnega kolektorja je neposredno odvisna od njegove površine, vendar se s povečanjem površine povečajo tudi stroški nabave. V nekaterih primerih je veliko bolj donosno sami izdelati sončni kolektor iz improviziranih materialov. Njegova učinkovitost bo razmeroma majhna, vendar poraba materialov ne bo vplivala na družinski proračun. Vsaka domača gradnja se bo zelo hitro povrnila, če bo mogoče preprečiti toplotne izgube. Najlažji način za izdelavo zračnega ali ploščatega sončnega kolektorja doma.

Najprej morate določiti lokacijo za njegovo namestitev:

• Plošče morajo biti usmerjene strogo proti jugu pod določenim kotom, kar zagotavlja največjo insolacijo. Učinkovitost naprave bo višja, če je mogoče spreminjati kot naklona plošče, pri čemer se osredotočamo na višino položaja sonca v določenem obdobju. Torej, pozimi mora biti kot naklona največji, poleti pa morajo biti plošče pod manjšim kotom.
• Kolektorske plošče je treba namestiti čim bližje prostoru, ki ga bomo ogrevali, da zmanjšamo toplotne izgube. Učinkovita namestitev kolektorja na južnem pobočju strehe hiše ali na pedimentu. To zmanjša toplotne izgube, vendar je treba v strehi narediti dodatne luknje.
• Na mesto, izbrano za namestitev kolektorja, ne sme padati senca ograj, dreves ali drugih zgradb.

Ne pozabite, da so pozimi sence veliko daljše zaradi nizkega položaja sonca nad obzorjem.

Po izbiri optimalnega mesta se morate odločiti za materiale, ki bodo služili kot odvodi toplote. Za domači zbiralnik zraka so primerne aluminijaste pločevinke za pijačo. Udobje je očitno - aluminij ima visoko toplotno prevodnost in ga je enostavno rezati, pločevinke imajo standardne velikosti in so združene.

Ko zberete potrebno število pločevink, jih je treba temeljito oprati, posušiti, izrezati luknje na vratu in dnu, lepiti z lepilom in pobarvati v črno.

Število pločevink po dolžini in širini mora ustrezati velikosti plošče. Po polaganju baterije pločevink v ploščo je potrebno organizirati kanale za dovod in odvod zraka. Če želite to narediti, lahko uporabite že pripravljene cevi, ki se prodajajo za namestitev prezračevanja. Pri montaži sistema je potrebno poskrbeti za izolacijo hrbtne strani panela in zgornjega stekla. Lahko ga nadomestimo s kosom polikarbonata.

Končni kolektor je mogoče priključiti na prezračevalni sistem prostora ali pustiti avtonomen. Za večjo učinkovitost je nanj priključen ventilator. Temperaturna razlika na vstopu in izstopu v takem kolektorju lahko doseže 35 stopinj.

Poleg zračnega je možno urediti tudi ogrevanje vode. Kot hladilniki lahko služijo litoželezne ali aluminijaste baterije, PND cev ali cev. Če zbiralec načrtuje
uporabljajte celo leto, sistem naj bo dvokrožni in kot hladilno tekočino nalijte antifriz ali katero koli drugo hladilno tekočino.

Naprava sončnega kolektorja v vašem domu ali koči lahko znatno zmanjša stroške ogrevanja in v celoti zadovolji potrebe po topli vodi.