Kuidas oma kätega kütmiseks päikesekollektorit valmistada: samm-sammult juhend

Traditsiooniliste energiaallikate kallinemine julgustab eramajade omanikke otsima alternatiivseid võimalusi kodu kütmiseks ja vee soojendamiseks.Nõus, küsimuse finantskomponent mängib küttesüsteemi valimisel olulist rolli.

Üks paljutõotavamaid energiavarustuse meetodeid on päikesekiirguse muundamine. Sel eesmärgil kasutatakse päikesesüsteeme. Nende konstruktsiooni põhimõtte ja töömehhanismi mõistmine ei ole oma kätega soojendamiseks mõeldud päikesekollektori valmistamine keeruline.

Räägime teile päikesesüsteemide konstruktsioonilistest iseärasustest, pakume lihtsat montaažiskeemi ja kirjeldame kasutatavaid materjale. Tööetappidega kaasnevad visuaalsed fotod, materjali täiendavad videod kodukootud kollektsionääri loomisest ja tellimisest.

Tööpõhimõte ja disainifunktsioonid

Kaasaegsed päikesesüsteemid on üks alternatiivsete allikate tüübid soojust vastu võtma. Neid kasutatakse abikütteseadmetena, mis muudavad päikesekiirguse koduomanikele kasulikuks energiaks.

Nad suudavad külmal aastaajal sooja veevarustust ja kütet täielikult pakkuda ainult lõunapoolsetes piirkondades. Ja ainult siis, kui need hõivavad piisavalt suure ala ja on paigaldatud avatud aladele, mida puud ei varjuta.

Vaatamata suurele sortide arvule on nende tööpõhimõte sama. Ükskõik milline Päikesesüsteem See on vooluahel, milles on järjestikused seadmed, mis tarnivad soojusenergiat ja edastavad selle tarbijale.

Peamised tööelemendid on fotoelementidel põhinevad päikesepaneelid või päikesekollektorid. Tehnoloogia päikesegeneraatori kokkupanek fotoplaatidel on mõnevõrra keerulisem kui torukujulisel kollektoril.

Selles artiklis vaatleme teist võimalust - päikesekollektorisüsteemi.

Päikesekollektorid on endiselt abienergia tarnijad. Kodukütte üleminek täielikult päikesesüsteemile on ohtlik, kuna ei suudeta ennustada selget päikeseliste päevade arvu

Kollektorid on torude süsteem, mis on järjestikku ühendatud väljund- ja sisendliinidega või asetatud mähise kujul. Läbi torude ringleb protsessivesi, õhuvool või vee ja mingi mittekülmuva vedeliku segu.

Ringlust stimuleerivad füüsikalised nähtused: aurustumine, rõhu ja tiheduse muutused üleminekust ühest agregatsiooniseisundist teise jne.

Päikesekollektorite tööpõhimõte põhineb jahutusvedelikule edastatava päikeseenergia vastuvõtmisel ja akumuleerimisel (+)

Päikeseenergia kogumist ja akumuleerimist teostavad neelajad. See on kas tahke metallplaat, mille välispind on mustaks muutunud, või torude külge kinnitatud üksikute plaatide süsteem.

Kere ülaosa, kaane valmistamiseks kasutatakse suure valguse läbilaskevõimega materjale. See võib olla pleksiklaas, sarnased polümeermaterjalid, karastatud traditsioonilise klaasi tüübid.

Energiakadude välistamiseks asetatakse seadme tagaküljel olevasse karpi soojusisolatsioon

Peab ütlema, et polümeermaterjalid ei talu päris hästi ultraviolettkiirte mõju.Kõikidel plastitüüpidel on üsna kõrge soojuspaisumistegur, mis põhjustab sageli korpuse rõhu alandamist. Seetõttu tuleks selliste materjalide kasutamist kollektori korpuse valmistamiseks piirata.

Vett jahutusvedelikuna saab kasutada ainult süsteemides, mis on ette nähtud lisasoojuse andmiseks sügis-kevadperioodil. Kui plaanite päikesesüsteemi kasutada aastaringselt, vahetage enne esimest külmavärinat protsessivesi selle ja antifriisi segu vastu.

Õhkpäikesesüsteemid kasutavad jahutusvedelikuna õhku. Selle liikumise kanaleid saab valmistada tavalistest lainepapist (+)

Kui päikesekollektor paigaldatakse väikese maja kütmiseks, millel puudub ühendus suvila autonoomse küttega või tsentraliseeritud võrkudega, siis ehitatakse lihtne üheahelaline süsteem, mille alguses on kütteseade.

Kett ei sisalda tsirkulatsioonipumpasid ja kütteseadmeid. Skeem on äärmiselt lihtne, kuid see võib töötada ainult päikesepaistelistel suvedel.

Kui kollektor on kaasatud kaheahelalisse tehnilisse struktuuri, on kõik palju keerulisem, kuid kasutuskõlblike päevade vahemik suureneb oluliselt. Kollektor töötleb ainult ühte vooluringi. Valdav koormus asetatakse põhiküttesõlmele, mis töötab elektri või mis tahes tüüpi kütusega.

Päikesekollektori valmistamiseks saab kasutada valmis vooluringi, saab ehitada oma pilootmudeli ja testida seda praktikas (+)

Hoolimata päikeseseadmete jõudluse otsesest sõltuvusest päikesepaisteliste päevade arvust, on nende järele nõudlus ja nõudlus päikeseseadmete järele kasvab pidevalt. Need on populaarsed rahvakäsitööliste seas, kes soovivad suunata igat liiki loodusenergiat kasulikesse kanalitesse.

Klassifikatsioon temperatuurikriteeriumide järgi

On üsna palju kriteeriume, mille järgi teatud päikesesüsteemi konstruktsioone klassifitseeritakse. Kuid seadmete puhul, mida saab oma kätega valmistada ja kasutada kuuma veevarustuseks ja kütmiseks, oleks kõige ratsionaalsem võimalus eraldada need jahutusvedeliku tüübi järgi.

Seega võivad süsteemid olla vedelad ja õhulised. Esimest tüüpi kasutatakse sagedamini.

Lisaks kasutatakse sageli klassifikatsiooni, mis põhineb temperatuuril, milleni saab kollektori töökomponente kuumutada:

1. Madal temperatuur. Valikud, mis võimaldavad jahutusvedelikku soojendada kuni 50ºС. Neid kasutatakse vee soojendamiseks kastmismahutites, suvel vannides ja duširuumides ning mugavate tingimuste parandamiseks jahedatel kevad-sügisõhtutel.
2. Keskmine temperatuur. Tagage jahutusvedeliku temperatuur 80ºС. Neid saab kasutada ruumide soojendamiseks. Need valikud sobivad kõige paremini eramajade sisustamiseks.
3. Kõrge temperatuur. Jahutusvedeliku temperatuur sellistes paigaldistes võib ulatuda kuni 200-300ºС. Neid kasutatakse tööstuslikus mastaabis, paigaldatakse tootmistöökodade, ärihoonete jms kütmiseks.

Kõrge temperatuuriga päikesesüsteemides kasutatakse soojusenergia ülekandmiseks üsna keerukat protsessi. Lisaks võtavad need muljetavaldavalt palju ruumi, mida enamik meie maaelu armastajaid endale lubada ei saa.

Tootmisprotsess on töömahukas ja selle rakendamine nõuab spetsiaalseid seadmeid. Sellist päikesesüsteemi versiooni on peaaegu võimatu iseseisvalt teha.

Kodus on fotogalvaaniliste muundurite abil kõrge temperatuuriga päikesepaneelide valmistamine üsna keeruline

Käsitsi valmistatud kollektor

Päikeseseadme valmistamine oma kätega on põnev protsess, mis toob palju kasu. Tänu sellele saate ratsionaalselt kasutada vaba päikesekiirgust ja lahendada mitmeid olulisi majandusprobleeme. Vaatame küttesüsteemi soojendatud veega varustava lamekollektori loomise eripära.

DIY materjalid

Lihtsaim ja soodsaim materjal päikesekollektori korpuse isemonteerimiseks on puitplokk plaadi, vineeri, OSB-plaatide või sarnaste võimalustega. Alternatiivina võite kasutada sarnaste lehtedega teras- või alumiiniumprofiili. Metallist korpus maksab veidi rohkem.

Materjalid peavad vastama välistingimustes kasutatavate konstruktsioonide nõuetele. Päikesekollektori kasutusiga on 20-30 aastat.

See tähendab, et materjalidel peab olema teatud tööomaduste kogum, mis võimaldab konstruktsiooni kasutada kogu selle eluea jooksul.

Kere valmistamise materjalide kõige odavam ja lihtsam variant on saematerjali ja puitlaastplaatide kasutamine

Kui korpus on valmistatud puidust, siis materjali vastupidavuse saab tagada vesi-polümeer emulsioonidega immutamise ning värvide ja lakkidega katmisega.

Põhiprintsiip, mida päikesekollektori projekteerimisel ja kokkupanemisel järgida, on materjalide kättesaadavus hinna ja saadavuse osas. See tähendab, et neid võib leida avatud turul või valmistada olemasolevatest materjalidest sõltumatult.

Soojusisolatsiooni nüansid

Soojusenergia kadude vältimiseks paigaldatakse karbi põhja isoleermaterjal. See võib olla vahtpolüstüreen või mineraalvill. Kaasaegne tööstus toodab üsna laia valikut isoleermaterjale.

Karbi isoleerimiseks võite kasutada fooliumi isolatsiooni võimalusi. Nii on võimalik tagada nii soojusisolatsioon kui ka päikesevalguse peegeldus fooliumi pinnalt.

Kui isolatsioonimaterjalina kasutatakse jäika vaht- või vahtpolüstüreenplaati, saab mähise või torusüsteemi mahutamiseks lõigata sooned. Tavaliselt asetatakse kollektori absorber soojusisolatsiooni peale ja kinnitatakse kindlalt korpuse põhja külge viisil, mis sõltub korpuse valmistamisel kasutatud materjalist.

Soojusisolatsiooni eesmärk on vähendada soojusenergia kadu läbi korpuse põhja. On ebaratsionaalne valmistada seadet metallkorpuses ilma soojusisolatsioonita (+)

Päikesekollektori jahutusradiaator

See on absorbeeriv element. See on torude süsteem, milles soojendatakse jahutusvedelikku, ja osad, mis on enamasti valmistatud vasest. Jahutusradiaatori valmistamise optimaalseteks materjalideks peetakse vasktorud.

Kodumeistrid on leiutanud odavama variandi - valmistatud spiraalsoojusvaheti polüpropüleenist torud.

Huvitav eelarvelahendus on painduvast polümeertorust valmistatud päikesesüsteemi absorber. Seadmetega ühendamisel sisend- ja väljalaskeavast kasutatakse sobivaid liitmikke. Saadaolevate materjalide valik, millest päikesekollektori soojusvaheti saab valmistada, on üsna lai. See võib olla vana külmiku soojusvaheti, polüetüleenist veetorud, teraspaneelradiaatorid jne.

Tõhususe oluline kriteerium on materjali soojusjuhtivus, millest soojusvaheti on valmistatud.

Omatootmiseks on vask parim valik. Selle soojusjuhtivus on 394 W/m². Alumiiniumi puhul on see parameeter vahemikus 202 kuni 236 W/m².

Vasktorusid peetakse soojusomaduste ja kulumiskindluse poolest jahutusradiaatori valmistamiseks kõige optimaalsemaks võimaluseks

Vask- ja polüpropüleentorude soojusjuhtivuse parameetrite suur erinevus ei tähenda aga seda, et vasktorudega soojusvaheti toodaks sadu kordi suuremas koguses kuuma vett.

Võrdsete tingimuste korral on vasktorudest valmistatud soojusvaheti jõudlus 20% tõhusam kui metall-plasti valikute jõudlus. Seega on polümeertorudest valmistatud soojusvahetitel õigus elule. Lisaks on sellised võimalused palju odavamad.

Olenemata torude materjalist peavad kõik ühendused, nii keevitatud kui ka keermestatud, olema tihendatud. Torud võib asetada kas üksteisega paralleelselt või pooli kujul.

Mähise tüüpi ahel vähendab ühenduste arvu - see vähendab lekete tõenäosust ja tagab jahutusvedeliku ühtlasema voolu.

Karbi ülaosa, milles soojusvaheti asub, on kaetud klaasiga.Alternatiivina võite kasutada kaasaegseid materjale, näiteks akrüülanaloogi või monoliitset polükarbonaati. Läbipaistev materjal ei pruugi olla sile, vaid soonega või matt.

Klassikalises versioonis on kollektoriga kast suletud karastatud klaasi, pleksiklaasi, polükarbonaadi või sarnase materjaliga. Käsitöölised on õppinud kasutama klaasi asemel polüetüleeni

Selline töötlemine vähendab materjali peegelduvust. Lisaks peab see materjal vastu pidama märkimisväärsetele mehaanilistele koormustele.

Selliste päikesesüsteemide tööstuslikes proovides kasutatakse spetsiaalset päikeseklaasi. Seda klaasi iseloomustab madal rauasisaldus, mis tagab väiksemad soojusenergia kaod.

Säilituspaak või eesmine kamber

Säilituspaagina saab kasutada mis tahes mahutit mahuga 20–40 liitrit. Pisut väiksemate mahutite seeria, mis on ühendatud torudega jadaahelas, sobib. Säilituspaak on soovitatav isoleerida, kuna Päikese käes soojendatud vesi ilma isolatsioonita anumas kaotab kiiresti soojusenergiat.

Tegelikult peab jahutusvedelik päikeseküttesüsteemis ringlema ilma kogunemiseta, sest Sellest saadud soojusenergia tuleb tarbida laekumise perioodil. Säilituspaak toimib pigem soojendatud vee jaoturina ja esikambrina, mis säilitab süsteemis rõhu stabiilsuse.

Päikesesüsteemide akumulatsioonipaak töötab veejaoturina ja reservuaarina, mis hoiab rõhku (+)

Päikesesüsteemi kokkupaneku etapid

Pärast kollektori valmistamist ja kõigi süsteemi konstruktsioonielementide ettevalmistamist võite alustada otsest paigaldamist.

Üks võimalustest polüpropüleenist torudest koos liitmike ja teedega mähise ehitamiseks aitab teil kiiresti päikesekollektori kokku panna (+)

Töö algab ettepoole suunatud kaamera paigaldamisega, mis reeglina paigutatakse võimalikult kõrgesse kohta: pööningule, eraldiseisvasse torni, viadukti jne.

Paigaldamisel tuleb arvestada, et pärast süsteemi täitmist vedela jahutusvedelikuga on sellel konstruktsiooni osal muljetavaldav kaal. Seetõttu peaksite veenduma, et lagi on usaldusväärne või tugevdama seda.

Pärast konteineri paigaldamist alustage kollektori paigaldamist. See süsteemi konstruktsioonielement asub lõunaküljel. Kaldenurk horisondi suhtes peaks olema 35–45 kraadi.

Pärast kõigi elementide paigaldamist seotakse need torudega, ühendades need ühtseks hüdrosüsteemiks. Hüdraulikasüsteemi tihedus on oluline kriteerium, millest sõltub päikesekollektori tõhus töö.

Suvise duši veevarustuse päikesesüsteemi montaažiskeemi järgi saate ehitada niisutusvee soojendamiseks konstruktsiooni või luua mugavad tingimused jahedatel õhtutel (+)

Konstruktsioonielementide ühendamiseks ühtseks hüdrosüsteemiks kasutatakse torusid läbimõõduga tolli ja pool tolli. Väiksemat läbimõõtu kasutatakse süsteemi surveosa ehitamiseks.

Süsteemi surveosa viitab vee sisendile esikambrisse ja kuumutatud jahutusvedeliku väljundile kütte- ja kuumaveevarustussüsteemi. Ülejäänud osa paigaldatakse suurema läbimõõduga torude abil.

Soojusenergia kadumise vältimiseks tuleks torud hoolikalt isoleerida.Sel eesmärgil võite kasutada vahtpolüstüreeni, basaltvilla või kaasaegsete isolatsioonimaterjalide fooliumiversioone. Hoiupaak ja esikamber kuuluvad samuti isolatsiooniprotseduuri alla.

Lihtsaim ja soodsaim variant akumulatsioonipaagi soojusisolatsiooniks on ehitada ümber vineerist või plaatidest kast. Kasti ja konteineri vaheline ruum tuleks täita isoleermaterjaliga. See võib olla räbuvill, põhu ja savi segu, kuiv saepuru jne.

Päikesesüsteem on paigaldatud nii, et päikesekollektorid asuvad maja või platsi kõige valgustatumal küljel (+)

Testige enne kasutuselevõttu

Pärast süsteemi kõigi elementide paigaldamist ja osa konstruktsioonide isoleerimist võite alustada süsteemi täitmist vedela jahutusvedelikuga. Süsteemi esialgne täitmine tuleks teha läbi kollektori põhjas asuva toru.

See tähendab, et täitmine toimub alt üles. Tänu sellistele toimingutele on võimalik vältida õhuummistuste tekkimist.

Vesi või muu vedel jahutusvedelik siseneb esikambrisse. Süsteemi täitmisprotsess lõpeb, kui vesi hakkab voolama eesmise kambri äravoolutorust.

Ujukklapi abil saate reguleerida optimaalset vedeliku taset eesmises kambris. Pärast süsteemi täitmist jahutusvedelikuga hakkab see kollektoris soojenema.

Temperatuuri tõusuprotsess toimub isegi pilvise ilmaga. Kuumutatud jahutusvedelik hakkab tõusma akumulatsioonipaagi ülemisse ossa. Loodusliku tsirkulatsiooni protsess toimub seni, kuni radiaatorisse siseneva jahutusvedeliku temperatuur on võrdne kollektorist väljuva jahutusvedeliku temperatuuriga.

Kui vesi voolab hüdrosüsteemi, aktiveerub esikambris asuv ujukventiil. Nii hoitakse ühtlast taset. Sel juhul asub süsteemi sisenev külm vesi paagi alumises osas. Külma ja kuuma vee segamise protsessi praktiliselt ei toimu.

Hüdraulikasüsteemi on vaja ette näha sulgeventiilide paigaldamine, mis takistab jahutusvedeliku vastupidist ringlust kollektorist mahutisse. See juhtub siis, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb jahutusvedeliku temperatuurist madalamale.

Selliseid sulgeventiile kasutatakse tavaliselt öösel ja õhtul.

Kuuma vee tarnimine tarbimiskohtadesse toimub tavaliste segistite abil. Tavalisi üksikuid kraane on parem mitte kasutada. Päikesepaistelise ilmaga võib vee temperatuur ulatuda kuni 80°C – sellist vett on ebamugav otse kasutada. Seega säästavad segistid oluliselt kuuma vett.

Sellise päikeseveeboileri jõudlust saab suurendada täiendavate kollektori sektsioonide lisamisega. Disain võimaldab paigaldada kahest kuni piiramatu arvu tükkideni.

Päikesesüsteemi jõudlust tõstab rohkemate päikesekollektorite paigaldamine

See kütteks ja sooja veevarustuseks mõeldud päikesekollektor põhineb kasvuhooneefekti ja nn termosifooniefekti põhimõttel. Kütteelemendi kujunduses kasutatakse kasvuhooneefekti.

Päikesekiired läbivad takistamatult läbi kollektori ülemise osa läbipaistva materjali ja muundatakse soojusenergiaks.

Soojusenergia jõuab kollektori sektsiooni karbi tiheduse tõttu suletud ruumi. Termosifooniefekti kasutatakse hüdrosüsteemis, kui kuumutatud jahutusvedelik tõuseb ülespoole, tõrjudes välja külma jahutusvedeliku ja sundides seda liikuma küttetsooni.

Tänu termosifooniefektile toimub süsteemis stabiilne ja pidev jahutusvedeliku loomulik ringlus

Päikesekollektori jõudlus

Peamine kriteerium, mis päikesesüsteemide toimimist mõjutab, on päikesekiirguse intensiivsus. Teatud territooriumile langeva potentsiaalselt kasuliku päikesekiirguse hulka nimetatakse insolatsiooniks.

Insolatsiooni hulk maakera eri paigus on üsna erinev. Selle väärtuse keskmiste näitajate määramiseks on olemas spetsiaalsed tabelid. Need näitavad konkreetse piirkonna keskmist päikesekiirgust.

Andmeid päikese insolatsiooni kohta teatud piirkonnas saab spetsiaalsetelt kaartidelt ja tabelitelt (+)

Lisaks insolatsiooni hulgale mõjutab süsteemi jõudlust soojusvaheti pindala ja materjal. Teine süsteemi jõudlust mõjutav tegur on paagi maht. Optimaalne paagi maht arvutatakse kollektori adsorberite pindala põhjal.

Lamekollektori puhul on see kollektorkastis olevate torude kogupindala. See väärtus võrdub keskmiselt 75 liitri paagi mahuga kollektoritoru pinna m² kohta. Säilituspaak on omamoodi soojusakumulaator.

Tehaseseadmete hinnad

Lõviosa sellise süsteemi ehitamise rahalistest kuludest langeb kollektorite valmistamisele. See pole üllatav, isegi päikesesüsteemide tööstuslikes mudelites moodustab see konstruktsioonielement umbes 60% kuludest. Finantskulud sõltuvad konkreetse materjali valikust.

Tuleb märkida, et selline süsteem ei suuda ruumi soojendada, see aitab ainult kulusid kokku hoida, aidates küttesüsteemis vett soojendada. Arvestades üsna suuri energiakulusid, mis vee soojendamisele kuluvad, vähendab küttesüsteemi integreeritud päikesekollektor selliseid kulusid oluliselt.

Päikesekollektor on üsna lihtsalt integreeritav kütte- ja soojaveevarustussüsteemi (+)

Selle valmistamiseks kasutatakse üsna lihtsaid ja taskukohaseid materjale. Lisaks on see disain täielikult energiasõltumatu ega vaja tehnilist hooldust. Süsteemi eest hoolitsemine taandub perioodilisele kontrollile ja kollektoriklaasi puhastamisele mustusest.

Täiendav info maja päikesekütte korraldamise kohta on toodud aastal see artikkel.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Põhilise päikesekollektori tootmisprotsess:

Kuidas päikesesüsteemi kokku panna ja kasutusele võtta:

Loomulikult ei suuda isevalmistatud päikesekollektor tööstuslike mudelitega konkureerida. Olemasolevaid materjale kasutades on tööstusdisainilahenduste kõrget efektiivsust üsna raske saavutada. Kuid finantskulud on palju väiksemad kui valmispaigaldiste ostmisega.

Sellegipoolest omatehtud päikeseküttesüsteem suurendab oluliselt mugavuse taset ja vähendab traditsioonilistest allikatest toodetud energia maksumust.

Kas teil on kogemusi päikesekollektori ehitamisega? Või on teil esitatud materjali kohta veel küsimusi? Palun jagage teavet meie lugejatega. Saate jätta kommentaare allolevas vormis.