У дома > РНКБ > Направи си сам слънчев радиатор за отопление на вода. Слънчев бойлер: Направи си сам монтаж. Други опции за пренос на топлина


Направи си сам слънчев радиатор за отопление на вода. Слънчев бойлер: Направи си сам монтаж. Други опции за пренос на топлина




Слънчевият колектор е група от метални пластини, които обикновено се монтират от южната страна на покрива. Те са боядисани в черно, тъй като именно черната повърхност се нагрява по-бързо и задържа топлината по-дълго. Тези метални пластини са поставени в пластмасова рамка.

Обикновено няколко от тези метални колекторни листове са монтирани на покрива,тъй като когато слънчевите лъчи докоснат повърхността на покрива, енергията, съдържаща се в тези лъчи, се разпределя равномерно по цялата повърхност на покрива. Следователно, колкото повече листове са монтирани на наклона на покрива, толкова повече енергия се натрупват.

Целият принцип на работа на слънчевите електроцентрали може да бъде представен по следния начин:

Охлаждащата течност, водата, се движи през колектора през специални тръби.Циркулацията на водата може да се извърши като по естествен път, и изкуствени, тоест с помощта на циркулационни помпи. Първо, колекторът се нагрява от слънчевите лъчи, след което тази топлина се прехвърля към охлаждащата течност. След това нагрятата течност преминава през тръбите и влиза в акумулаторния резервоар, който е специален резервоар за вода.

Стените на този резервоар са добре изолирани, за да не губи топлина.Също така в този резервоар могат да се монтират допълнителни електрически нагреватели, които автоматично ще влязат в действие, ако внезапно навън има продължително облачно време и колекторите не се нагряват. Водата в този резервоар може да остане толкова дълго, колкото желаете, докато собствениците решат да я използват за собствени цели.

Въз основа на горното можем да заключим, че целият принцип на работа на слънчевите електроцентрали се свежда до преобразуване на слънчевата енергия в топлина.

Видове

Има няколко вида слънчеви колектори:

Апартамент.Днес представители на тази категория са много популярни в областта на употребата. Тази соларна инсталация се състои от платинен лист, който е боядисан в черно. Този лист е включен в метален труп, чиято външна страна е покрита със стъкло за по-добра светлопропускливост. При устройствата от този тип е направено всичко, за да се намалят топлинните загуби до минимум.


Стъклото за такива конструкции е направено по такъв начин, че съдържанието на желязо в него да е възможно най-ниско. Това допринася за по-доброто предаване на слънчевата енергия. Слънчевата енергия преминава през стъклото и загрява повърхността на колектора, в който се движи охлаждащата течност. Освен това тази охлаждаща течност се нагрява от платинени плочи.

Колекторите, които акумулират слънчева енергия в слънчеви централи се наричат ​​още абсорбиращи плочи. Те са направени не само от платина. Вместо това могат да се използват метали като мед и алуминий, които имат висока топлопроводимост.

Течност.В инсталации от този тип течността се използва като охлаждаща течност. Топлообменниците се монтират под абсорбиращия елемент и се закрепват към него отдолу. Те могат да бъдат под формата на намотка или отделни тръби, разположени успоредно една на друга. Серпентината, разбира се, е удобен вариант, тъй като рискът от евентуално изтичане е сведен до минимум. Течните слънчеви инсталации могат да бъдат разделени на два подвида:

  • Отворете.В такива системи водата се използва като охлаждаща течност. Загрява се в инсталацията и се изпраща в резервоара, откъдето се използва. Използването на такива системи е неудобно, тъй като при ниски температури водата замръзва и може да спука тръбите.
  • Затворено.В системи от този тип ролята на охлаждащата течност не се играе от вода, а от специална незамръзваща течност. В инсталацията тя се нагрява от слънчева енергия и постъпва в топлообменник, представляващ резервоар, вътре в който има херметически затворен резервоар за вода. Нагрятата незамръзваща течност предава топлината си на водата, която веднага се загрява и използва.


Въздушен.Ако водата има редица недостатъци, като замръзване и кипене, тогава използването на въздух като охлаждаща течност ще помогне напълно да се премахнат тези недостатъци. Всъщност въздухът не замръзва при ниски температури и също не кипи при високи температури. Благодарение на тези предимства въздухът е отлична охлаждаща течност. Освен това във въздушните слънчеви инсталации се използват евтини материали и поддръжката е много лесна.

Дизайнът на слънчевите слънчеви инсталации включва няколко колектора, ролята на които се играе от метални пластини. Охлаждащата течност се движи между тях чрез естествена конвекция (има опция, при която се използват вентилатори). След това нагрятият въздух влиза в стаята. Недостатъкът е, че въздухът е слаб топлоносител.


Схема и дизайн

Самият дизайн на слънчевия колектор е само част от по-голям проект. Факт е, че за правилната работа на цялата система трябва да проектирате правилния тръбопровод. Тук ще разгледаме схема, при която слънчева инсталация работи на два резервоара. Единият резервоар е топлинен акумулатор, който се използва за отопление, а другият е БГВ.

  • Възвратни клапани.Основната функция на възвратните клапани е да предотвратяват обратния поток на водата, тоест принуждават водата да тече в една посока. В тази схема възвратните клапани са монтирани по пътя на изхода на течността от колектора, така че течността да не се връща обратно в устройството. На изхода на резервоарите са монтирани още два възвратни клапана.
  • Циркулационни помпи.Те са важни. Тази диаграма показва използването на две помпи. Единият от тях се монтира на изхода на бойлера за БГВ, а другият се монтира на изхода на топлинния акумулатор. Ако работи само помпата, разположена в близост до БГВ, тогава цялата система ще работи само за отопление на БГВ, а ако работи само помпата, разположена до резервоара на батерията, тогава системата работи само за този елемент. Можете също така да включите и двете помпи.
  • Спирателен кран.В тази схема, в резервоара на батерията, охлаждащата течност протича в две намотки: в горната и в долната. Факт е, че в горната намотка съпротивлението е по-голямо, отколкото в долната, така че по-голямата част от водата тече в долната намотка. За да се балансира потокът на охлаждащата течност, е необходимо да се монтира спирателен вентил на входа на течността в този резервоар.
  • Филтър.Трябва да присъства във всяка система. Неговата функция е да улавя големи частици отломки, които присъстват в течността.
  • Разходомер.Необходимо е да се види колко литра вода изтичат за една минута. Този показателрегулира се с помощта на спирателен вентил.
  • Индикатор за налягане.С помощта на този елемент можете да определите нивото на налягане в системата. Наблизо е монтиран взривен клапан, в случай че налягането внезапно надвиши нормата.
  • Разширителен съд.Водата в системата ще започне да се разширява поради нагряване. Излишъкът отива в разширителния резервоар и когато се охлади, ще започне да циркулира отново. Ако този резервоар не е там, тогава излишъкът ще излезе през взривния клапан и когато се охлади, няма да има достатъчно вода в системата.
  • Вентилационни отвори.Автоматичните обезвъздушители се използват в соларни системи. Те са инсталирани в горната част на системата. Необходим е за автоматично отстраняване на натрупания въздух от системата.
  • Кран за източване.Чрез този кран охлаждащата течност може да се източи от системата.

Това са елементите, които изграждат системата на тази верига.

Има и други дизайни, но целият принцип на работа остава същият, само някои клапани и клапани може да се нуждаят от повече или по-малко в зависимост от дизайна.

Необходими материали и инструменти

Слънчевите инсталации могат да бъдат закупени в специални заведения, но можете също да ги направите сами, тъй като покупката ще бъде много скъпа. Слънчевите колектори у дома могат да бъдат направени от различни материали, като пластмасови бутилки, маркучи, полипропилен, но най-икономичният в материално отношение и най-лесният е процесът на изработване на слънчева батерия от радиатор на хладилник.

За да направите това, ще ви трябват следните материали:

  • Гумена постелка.
  • скоч
  • Фолио.
  • Обикновено стъкло.
  • Дървени греди за направа на рамка.
  • Устройство за запояване.

Всички тези материали могат да бъдат закупени без специални разходи. Ако те вече са налични, тогава можете да се заемете с бизнеса.

Как да направите слънчев колектор със собствените си ръце - инструкции стъпка по стъпка

Ако старият хладилник вече не е в работно състояние, тогава не трябва да го изхвърляте, тъй като неговият кондензатор може да бъде отличен материал за сглобяване на колектор. Когато правите това устройство, трябва да следвате инструкциите стъпка по стъпка по-долу:

  1. Трябва да демонтирате кондензатора, да го изплакнете обилно, да го почистите от фреона и да го измерите.
  2. След като направите необходимите измервания, трябва да започнете да правите дървена рамка, тоест тялото. За това се използват дървени греди.
  3. Сега трябва да вземете фолиото и да го поставите на дъното на произведения калъф. Това се прави, за да може топлообменникът да се нагрява не само отпред, но и отзад.
  4. Сега, въоръжени с лента, трябва да покриете всички пукнатини по целия периметър на кутията.
  5. След това трябва да заковате допълнителни пръти на гърба на устройството. Това се прави, за да се гарантира, че топлообменникът е здраво фиксиран.
  6. Сега в рамката се правят малки дупки за дренажни тръби.
  7. Трябва да се монтират няколко винта от долната страна на рамката, така че стъклото да се държи здраво и да не се плъзга.
  8. Сега покрийте всичко със стъкло и запечатайте всички дупки с лента.

Това е всичко! Остава само да се монтира някъде на покрива и да се свърже с останалата отоплителна система на къщата.

Нюанси

При производството и експлоатацията на колектора трябва да обърнете внимание на следните точки:

  • Водата, загрята през такъв колектор, трябва да се използва само за технически нужди, тъй като фреонът все още остава в кондензатора.
  • Изобщо не е необходимо да използвате хладилен кондензатор; можете да използвате и радиатор от кола.
  • Ако е предвидено използването на циркулационна помпа, тогава резервоарът за съхранение на вода може да се монтира абсолютно навсякъде. Вместо циркулационна помпа с висока мощност можете да използвате обикновена помпа за аквариум. Ако системата осигурява естествена циркулация на течността, тогава резервоарът трябва да бъде разположен над самия колектор.

Всяка година традиционните енергийни източници стават все по-скъпи и не се вижда краят на тази ценова надпревара. Междувременно най-мощният източник на енергия, който виждаме почти всеки ден, „работи“ напълно безплатно. И ако човечеството все още не се е научило как ефективно да получава енергия директно под формата на електричество, тогава Термална енергияВсеки може да използва слънцето, само ако желае!

Наистина, в слънчев район осветителното тяло изпраща приблизително 1 kW енергия на всеки час. Би било грях да не се използва такъв източник поне за загряване на вода. В същото време разходите за създаване и инсталиране на устройство за отопление на водата са минимални. Изобретателите в цялата страна отдавна използват различни инсталации за отопление на вода.

Сред тях има най-прости и по-сложни, с автоматично управление. Всичко зависи от техническата готовност, финансови възможностии, разбира се, желания.

Как днес занаятчиите получават топла вода от слънцето?

Да си направите собствен слънчев нагревател не е никак трудно.

Това е най-простият вариант.
Обикновен контейнер под формата на варел, стар резервоар, се монтира на покрива на летен душ или къща, плевня и се свързва чрез маркуч към обикновен кран.

Ако контейнерът е боядисан в черно, нагряването ще стане по-бързо.

До края на деня водата се затопля до около 45C. Тези данни са валидни за полиетиленов резервоар от 200-300 литра. Желателно е тя да е плоска - това повишава ефективността на отоплението.

Единственият минус е, че цялата вода трябва да се използва вечер, защото... на сутринта ще стане студено.

За да „елиминирате“ този недостатък, ще трябва да изолирате самия контейнер или да източите нагрятата вода в отново изолиран резервоар. Можете просто да подадете водата в котела и, когато изстине, да я загреете. Поне малко ток се пести.

Друга възможност е котелът да остане постоянно свързан към резервоар, монтиран на покрива. Тогава водата постоянно ще циркулира; може да се използва онлайн.

Съществен недостатък на системата е, че не работи при температури под +20C. Следователно има и други начини за загряване на вода в извън сезона.

Слънчев бойлер – колектор

Това устройство се счита за най-ефективно. Всичко зависи от материала, от който е направен колекторът. Най-често това е:

  • стомана
  • месинг.

Но монтажът с помощта на метал е трудоемък (запояване, заваряване, уплътнения и т.н.), така че се използват други материали. Има вариант да се използват полипропиленови тръби - те са по-евтини. Въпреки това, тяхното свързване може също да причини трудности, свързани с уплътняването на ставите.

Друг недостатък е значителна деформация при нагряване в метала пластмасови тръбиНе е толкова забележимо, но полипропиленът има висок коефициент на топлинно разширение. Този недостатък може да причини течове в системата.

Има оригинално и просто решение, което включва използването на градински маркуч като слънчев колектор. Целият процес на сглобяване се свежда до завъртането му на спирала и поставянето му в подходяща кутия.

Отлична гъвкавост, липсата на връзки гарантира липса на течове, а дължината на маркуча позволява директно свързване към водопроводни инсталации без междинни връзки.

Ефективността на такава система зависи от дължината на маркуча. При диаметър 2,5 cm и температура на въздуха най-малко +25C, един метър маркуч загрява 3,5 литра вода до +45C.

Оказва се, че в слънчев ден до вечерта 10 метра ще ви „дадат“ 280 литра гореща вода. Системата работи, когато температурата падне до +8C.

Как протича процесът на нагряване на водата?

Слънчевите лъчи удрят спиралата през стъклото и нагряват спиралата. Нагрятата вода се превръща в източник на дълговълнова радиация, която се отразява от стъклото. Тоест слънчевите лъчи се оказват в своеобразен термичен „капан“.

  1. За да създадете това отоплително устройство, ще ви е необходима кутия, в която ще бъде поставена спирала от черен маркуч; използването на други цветове ще доведе до загуба на 5% от топлината. Тя може да бъде гумена или PVC. Диаметър - не по-малко от 1,9 см, дебелина на стената не повече от 2,5 мм.
  2. Маркучът ще бъде свързан към котела, който трябва да е по-висок от спиралата. Дъното на кутията трябва да бъде изолирано с пяна, боядисана в черно.
  3. Самата кутия е покрита отгоре с прозоречно стъкло (органичното не е подходящо поради факта, че не задържа добре слънчевата радиация).
  4. Между стъклото и кутията трябва да се постави гумено уплътнение.

Бойлер от PET бутилки

Идеята е първо да създадете модули (по 3 бутилки, възможни са 4 или 5), след което да свържете всеки от тях към пластмасова тръба, която от едната страна е свързана към източник на студена вода, а от другата издава топла течност. Най-добре е да използвате бутилки с вместимост 2-2,5 литра. Те трябва да бъдат свързани на принципа "врата към дъното".

  • За целта в дъното се изрязва отвор за шийка с диаметър 26 мм. Дупката трябва да бъде разположена строго в центъра. Затова първо маркирайте центъра, като пробиете дупка със свредло 3-6 мм.
  • За да осигурите запечатване, смажете резбите на гърлото с уплътнител и оставете конструкцията неподвижна за 2-3 дни. Направете дупка в дъното на горната бутилка!
  • Модул от три бутилки се свързва по същия начин (можете да измислите и друг) към пластмасова тръба, в единия край на която влиза студена вода.

Броят на модулите може да бъде голям. За да получите 200 литра топла вода, ви трябват около 110 бутилки - това са три квадратни метра■ площ.

  • Поставете получения блок в кутия, покрита със стъкло. Ъгълът на наклона е от 10 до 30 градуса.

Получената система е много по-ефективна от черен варел с вода, монтиран на покрива.

Повечето домашни дизайни за отопление на вода от слънцето през лятото спестяват 70-80% от енергията, изразходвана за отопление. През есента, пролетта - до 40%. В същото време до 400 kW/h на човек се „отнемат” от светилото годишно! Нещо за размисъл.


Този слънчев колектор е проектиран от автора независимо на базата на стар отоплителен радиатор. Слънчевият колектор ви позволява да използвате топла вода през лятото, която се загрява от естествена топлина от слънчевите лъчи. Този дизайн ще бъде особено полезен в Вила, където обикновено не се доставя топла вода.

За създаването на слънчевия колектор са използвани следните материали:

1) Стари плоски радиатори за парно два броя.
2) листове от метал или калай
3) металопластични тръби
4) кранове
5) фитинги
6) прозоречно стъкло
7) две бъчви с вместимост 160 литра

Нека разгледаме основните етапи на създаването на слънчев колектор на базата на стар отоплителен радиатор.

Първо, трябва да се запознаете с основния принцип на работа на този модел бойлер. Студената вода се изпомпва в резервоара от кладенеца, за това авторът е инсталирал помпена станция. Водата се подава в резервоара чрез кран, който ви позволява да регулирате нивото на водата в резервоара.

След нагряване горещата вода тече директно във ваната без кран, тъй като водата в резервоара не е под налягане. Така горещата вода се влива в самата вана, когато кранът се отвори.

На покрива на къщата авторът инсталира два радиатора, така че горната част на радиатора да е ниво по-ниско от резервоара за съхранение. Също така, за целите на естествената циркулация на водата, водопроводните тръби от резервоара са монтирани под ъгъл, към радиаторите.

Поради факта, че тръбата, през която нагрятата вода влиза в резервоара, беше свързана точно над средата на резервоара, нагрятата и гореща вода винаги се натрупват в горната част на резервоара.

Така през лятото, когато средната температура на въздуха на сянка е 25+ градуса, водата в резервоара може да се загрее до 50-60 градуса на ден.

Авторът също така направи проста манипулация с цевта, така че да запази топлината през цялата нощ и водата да остане топла на сутринта. За целта варелът беше обвит с минерална вата и фолио, след което резервоарът за съхранение се превърна в нещо като голям термос.

Сега относно дизайна на самата система за отопление на водата.
На покрива на къщата на автора са поставени два плоски радиатора.

За по-лесно закрепване са направени две метални кутии от ламарина и ламарина, в които са поставени радиаторите. Радиаторите в кутиите бяха покрити със стъкло отгоре, за да ги предпазят от вятър и мръсотия. Авторът използва два радиатора наведнъж, за да намали времето за нагряване на водата; съответно, колкото повече радиатори, толкова по-бързо водата ще се загрее от слънчевата топлина.

Горната част на радиаторите, монтирани на покрива, е под нивото на резервоара за съхранение, така че водата, загрята от слънцето, естествено влиза в резервоара. Както се очаква, водопроводните тръби от резервоара са направени с наклон надолу към радиаторите.

Тук можете да видите снимки от производството на метални кутии за радиатори:

Ето как беше поставен радиатора в самата кутия:



И ето снимка на резервоара, разположен на тавана на къщата:

Тъй като авторът е използвал доста стари отоплителни радиатори, които са били бездействащи дълго време, когато системата е стартирана за първи път, ръждясала вода тече доста дълго време, но след измиване на радиаторите качеството на водата се нормализира.

Авторът на колектора на този дизайн също напомня, че през зимата водата от отоплителната система трябва да се източи. Ето защо си струва да се предвидят специални дренажни вентили в долната част на радиатора. Най-добра възможностЗа да източите водата от резервоара за съхранение, трябва да изключите помпената станция и след това да отворите крана за подаване на студена вода. По този начин цялата вода в резервоара ще изтече сама. Ако не източите водата от слънчевия колектор за зимата, тогава при мразовито време конструкцията ще се деформира и ще стане неизползваема. Въпреки че самият колектор е направен от доста евтини материали, при правилна поддръжка той може да работи доста дълго време.

Състояние на техниката модерни технологиии материалите са толкова високи, че неизползването на слънчева енергия е финансово неразумно и вредно за околната среда. За съжаление закупуването на промишлени инсталации за производство на електроенергия и топлина е нерационално поради високата им цена. Въпреки това има изход: направете сами продуктивен слънчев колектор от материали, които можете да намерите в най-близкия строителен магазин.

Предназначение на слънчевия колектор, неговите предимства и недостатъци

слънчев бойлер(течен слънчев колектор) е устройство, което използва слънчева енергия за загряване на охлаждащата течност. Използва се за отопление на помещения, организиране на топла вода, загряване на вода в басейни и др.

Слънчевият колектор ще осигури на къщата топла вода и топлина

Предпоставката за използване на екологично чист бойлер е фактът, че слънчевата радиация пада върху Земята през цялата година, въпреки че се различава по интензивност през зимата и лятото. Така за средните географски ширини дневното количество енергия през студения сезон достига 1–3 kW*h на 1 кв.м, докато в периода от март до октомври тази стойност варира от 4 до 8 kW*h/m2. Ако говорим за южните райони, тогава числата могат безопасно да бъдат увеличени с 20–40%.

Както можете да видите, ефективността на инсталацията зависи от региона, но дори и в северната част на страната ни слънчевият колектор ще осигури необходимостта от топла вода - основното е, че в небето има по-малко облаци. Ако говорим за средната зона и южните райони, тогава слънчевата инсталация може да замени котел и да покрие нуждите от охлаждаща течност на отоплителната система през зимата. Разбира се, говорим за продуктивни бойлери от няколко десетки квадратни метра.

Слънчевата батерия ще ви помогне да спестите пари от семейния бюджет. Следният материал ще ви помогне да го направите сами:

Таблица: Разпределение на слънчевата енергия по региони

Среднодневно количество слънчева радиация, kW*h/m2
Мурманск Архангелск Санкт Петербург Москва Новосибирск Улан-Уде Хабаровск Ростов на Дон Сочи Находка
2,19 2,29 2,60 2,72 2,91 3,47 3,69 3,45 4,00 3,99
Среднодневно количество слънчева радиация през декември, kWh/m2
0 0,05 0,17 0,33 0,62 0,97 1,29 1,00 1,25 2,04
Среднодневно количество слънчева радиация през юни, kWh/m2
5,14 5,51 5,78 5,56 5,48 5,72 5,94 5,76 6,75 5,12

Слънчевите колектори, изградени у дома, не могат да се сравняват с фабричните устройства, но домашно направената слънчева инсталация ще намали разходите за отопление на вода за битови нужди и ще спести електроенергия, когато е свързана към пералня и съдомиялна машина.

Предимства на слънчевите бойлери:

  • сравнително прост дизайн;
  • висока надеждност;
  • ефективна работа независимо от времето на годината;
  • дълъг експлоатационен живот;
  • възможност за спестяване на газ и електричество;
  • не се изисква разрешение за инсталиране на оборудване;
  • малко тегло;
  • лекота на монтаж;
  • пълна автономия.

Относно отрицателни точки, тогава нито една инсталация за производство на алтернативна енергия не може без тях. В нашия случай недостатъците включват:

  • висока цена на фабричното оборудване;
  • зависимост на ефективността на слънчевия колектор от сезона и географската ширина;
  • излагане на градушка;
  • допълнителни разходи за инсталиране на резервоар за съхранение на топлина;
  • пристрастяване енергийна ефективностустройство от облачност.

Когато разглеждаме плюсовете и минусите на слънчевите бойлери, не трябва да забравяме екологичната страна на въпроса - такива инсталации са безопасни за хората и не вредят на нашата планета.

Фабричният слънчев колектор прилича на строителен комплект, с който можете бързо да сглобите инсталация с необходимата производителност

Видове слънчеви бойлери: избор на дизайн за самостоятелно производство

В зависимост от температурата, развивана от слънчевите нагреватели, има:

  • нискотемпературни устройства - предназначени за нагряване на течности до 50 °C;
  • среднотемпературни слънчеви колектори - повишават температурата на изходящата вода до 80 °C;
  • високотемпературни инсталации - загрейте охлаждащата течност до точка на кипене.

У дома можете да изградите слънчев бойлер от първи или втори тип. За производството на високотемпературен колектор ще ви трябва промишлено оборудване, нови технологии и скъпи материали.

По дизайн всички течни слънчеви колектори са разделени на три типа:

  • плоски бойлери;
  • вакуумни термосифонни устройства;
  • слънчеви концентратори.

Плоският слънчев колектор е ниска термоизолирана кутия. Вътре са монтирани светлопоглъщаща плоча и тръбна верига. Абсорбиращият панел (абсорбер) е с повишена топлопроводимост. Поради това е възможно да се постигне максимален трансфер на енергия към охлаждащата течност, циркулираща през веригата на бойлера. Простотата и ефективността на плоските инсталации се отразява в многобройни дизайни, разработени от народни занаятчии.

Вътре в плоския слънчев колектор има светлопоглъщаща плоча и тръбна верига

Принципът на работа на вакуумните соларни бойлери се основава на ефекта на термоса. Дизайнът се основава на десетки двойни стъклени колби. Външната тръба е изработена от удароустойчиво, закалено стъкло, което издържа на градушка и вятър. Вътрешната тръба има специално покритие за увеличаване на капацитета за поглъщане на светлина. Въздухът е евакуиран от пространството между елементите на колбата, което избягва топлинните загуби. В центъра на конструкцията има медна термична верига, пълна с нискокипящ охладител (фреон) - това е нагревателят на вакуумния слънчев колектор. По време на процеса технологичният флуид се изпарява и предава топлинна енергия на работния флуид на главната верига. Често за тази цел се използва антифриз. Този дизайн осигурява работа на системата при температури до -50 °C. Трудно е да се изгради такава инсталация у дома, така че има само няколко домашни конструкции от вакуумен тип.

Дизайнът на вакуумния слънчев колектор се основава на много двойни стъклени колби

Слънчевият концентратор се основава на сферично огледало, способно да фокусира слънчевата радиация в точка. Течността се нагрява в спираловидна метална верига, която е поставена във фокусната точка на инсталацията. Предимството на соларните концентратори е способността им да развиват високи температури, но необходимостта от система за слънчево проследяване намалява популярността им сред домашните майстори.

Изграждането на продуктивен слънчев концентратор у дома не е лесна задача

За домашна употреба най-добрите варианти са слънчевите нагреватели с плосък панел, изградени с помощта на топлоизолационни материали, стъкло с висока пропускливост и медни абсорбери.

Устройство и принцип на действие на плосък слънчев колектор

Домашният слънчев бойлер се състои от плоска дървена рамка (кутия) с празна задна стена. Основният елемент на устройството, абсорбаторът, е разположен отдолу. Най-често се изработва от метален лист, закрепен към тръбен колектор. Ефективността на преноса на енергия зависи от контакта на абсорбиращата плоча с тръбите на топлообменника, така че тези части са заварени или запоени с непрекъснат шев.

Самата течна верига е набор от вертикално монтирани тръби. В горната и долната част те са свързани с хоризонтални тръби с увеличен диаметър, които са предназначени за подаване и извличане на охлаждащата течност. Входните и изходните отвори за течността са разположени диагонално - поради това се осигурява пълно отстраняване на топлината от топлообменните елементи. Като охлаждаща течност се използва антифриз за отоплителни системи или други антифризни разтвори.

Абсорбаторът е покрит със светлопоглъщаща боя, отгоре е поставено стъкло, а кутията е защитена със слой топлоизолация. За да се опрости задачата, площта на остъкляването е разделена на части, а за увеличаване на производителността се използват прозорци с двоен стъклопакет. Затвореният дизайн създава ефекта на термос в слънчевия колектор и в същото време предотвратява загубата на топлина поради вятър, дъжд и други външни фактори.

Слънчевият бойлер работи по следния начин:

  1. Незамръзващата течност, загрята в слънчевия колектор, се издига през тръбите и през клона за извличане на охлаждащата течност навлиза в резервоара за съхранение на топлина.
  2. Преминавайки през топлообменник, монтиран вътре в резервоара за съхранение, антифризът предава топлина на водата.
  3. Охладеният работен флуид влиза в долната част на кръга на слънчевия бойлер.
  4. Водата, загрята в резервоара, се издига и се взема за захранване с гореща вода. Попълването на течността в резервоара за съхранение на топлина става поради захранването с вода, свързано към долната част. Ако слънчевият колектор работи като нагревател за отоплителната система, тогава се използва циркулационна помпа за циркулация на вода в затворена вторична верига.

Постоянното движение на охлаждащата течност и наличието на термичен акумулатор ви позволява да натрупвате енергия, докато слънцето грее, и постепенно да я консумирате, дори когато слънцето изчезне зад хоризонта.

Схемата на свързване на слънчевия колектор към резервоара за съхранение не е толкова сложна

Опции за слънчева инсталация „направи си сам“.

Особеността на самоизградените слънчеви бойлери е, че почти всички устройства имат еднакъв дизайн на топлоизолирана кутия. Често рамката се сглобява от дървен материал и се покрива с минерална вата и топлоотразяващ филм. Що се отнася до абсорбера, за производството му се използват метални и пластмасови тръби, както и готови компоненти от ненужно домакинско оборудване.

От градински маркуч

Градински маркуч, сгънат като охлюв или PVC водопроводна тръба, има голяма повърхност, което дава възможност да се използва такава верига като бойлер за нуждите на летен душ, отопление на кухня или басейн. Разбира се, за тези цели е по-добре да вземете черни материали и не забравяйте да използвате контейнер за съхранение, в противен случай абсорбаторът ще прегрее по време на пиковите летни горещини.

Плосък колектор, направен от градински маркуч, е най-лесният начин за загряване на вода в басейн.

От стар хладилник кондензатор

Външният топлообменник на употребяван хладилник или фризер е готов абсорбатор на слънчев колектор. Остава само да се оборудва с топлопоглъщащ лист и да се монтира в корпуса. Разбира се, производителността на такава система ще бъде малка, но през топлия сезон бойлер, изработен от части от хладилно оборудване, ще покрие нуждите от топла вода на малък Вилаили дачи.

Топлообменникът на стар хладилник е почти готов абсорбатор за малък слънчев нагревател

От плосък радиатор на парно

Изработката на слънчев колектор от стоманен радиатор дори не изисква поставянето на абсорбираща плоча. Достатъчно е да покриете устройството с черна топлоустойчива боя и да го монтирате в запечатан корпус. Производителността на една инсталация е повече от достатъчна за система за захранване с топла вода. Ако направите няколко бойлера, можете да спестите от отоплението на дома си в студено, слънчево време. Между другото, слънчева инсталация, сглобена от радиатори, ще отоплява помощни помещения, гараж или оранжерия.

Стоманен отоплителен радиатор ще служи като основа за изграждане на екологичен бойлер

Изработени от полипропиленови или полиетиленови тръби

Тръбите от метална пластмаса, полиетилен и полипропилен, както и фитингите и устройствата за тяхното инсталиране ви позволяват да изграждате слънчеви системи с всякакъв размер и конфигурация. Такива инсталации имат добра производителност и се използват за отопление на помещения и получаване на топла вода за битови нужди (кухня, баня и др.).

Предимството на слънчевия колектор от пластмасови тръби е ниската цена и лесната инсталация

От медни тръби

Абсорберите, изградени от медни плочи и тръби, имат най-голям топлопренос, поради което се използват успешно за отопление на охлаждащата течност на отоплителни системи и за захранване с топла вода. Недостатъците на медните колектори включват високи разходи за труд и разходи за материали.

Приложение медни тръбии плочи за изработка на абсорбера гарантира висока производителност на соларната инсталация

Методика за изчисляване на слънчев колектор

Изчисляване на производителността слънчев слънчев колекторсе основават на факта, че 1 кв.м инсталация в ясен ден дава от 800 до 1 хил. W топлинна енергия. Загубата на тази топлина от задната страна и стените на конструкцията се изчислява на базата на коефициента на топлоизолация на използваната изолация. Ако се използва полистиролова пяна, тогава нейният коефициент на топлинна загуба е 0,05 W/m × °C. При дебелина на материала от 10 cm и температурна разлика между вътрешната и външната страна на конструкцията от 50 °C, загубата на топлинна енергия е 0,05/0,1 × 50 = 25 W. Като се вземат предвид страничните стени и тръбите, тази стойност се удвоява. Така общото количество изходяща енергия ще бъде 50 W на 1 кв.м повърхност слънчево отоплениетяло

За загряване на 1 литър вода с един градус ще са необходими 1,16 W топлинна енергия, следователно за нашия модел слънчев колектор с площ от 1 кв.м и температурна разлика 50 °C ще бъде възможно да се получи условен коефициент на ефективност от 800/1,16 = 689,65/kg × ° C. Тази стойност показва, че инсталация с площ от 1 кв.м ще загрее 20 литра вода при 35 °C за един час.

Необходимата производителност на слънчев бойлер се изчислява по формулата W = Q × V × δT, където Q е топлинният капацитет на водата (1,16 W/kg × °C); V - обем, l; δT е температурната разлика на входа и изхода на инсталацията.

Според статистиката един възрастен се нуждае от 50 литра топла вода на ден. Средно за захранване с топла вода е достатъчно температурата на водата да се повиши с 40 °C, което, изчислено по тази формула, изисква консумация на енергия W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. За да разберете площта на слънчевия колектор, тази стойност трябва да бъде разделена на количеството слънчева енергия на 1 квадратен метър повърхност на дадена географска ширина.

Изчисляване на необходимите параметри на соларната инсталация

Изработка на слънчев бойлер с меден абсорбатор

Предложеният за производство слънчев колектор загрява водата до температура над 90 °C в слънчев зимен ден и до 40 °C при облачно време. Това е достатъчно, за да осигури на къщата топла вода. Ако искате да загреете слънчева енергияу дома, тогава ще са необходими няколко такива инсталации.

Необходими материали и инструменти

За да направите бойлер ще ви трябва:

  • медна ламарина с дебелина минимум 0,2 mm, размери 0,98×2 m;
  • медна тръба Ø10 мм, дължина 20 м;
  • медна тръба Ø22 мм, дължина 2,5 м;
  • резба 3/4˝ - 2 бр.;
  • щепсел 3/4˝ - 2 бр.;
  • мек припой SANHA или POS-40 - 0,5 kg;
  • поток;
  • химикали за почерняване на абсорбера;
  • OSB плоскост с дебелина 10 мм;
  • мебелни ъгли - 32 бр.;
  • базалтова вата с дебелина 50 мм;
  • листова топлоотразителна изолация с дебелина 20 mm;
  • летва 20х30 - 10м;
  • уплътнение за врата или прозорец - 6 м;
  • стъклопакет с дебелина 4мм или стъклопакет 0,98х2,01м;
  • самонарезни винтове;
  • багрило.

Освен това подгответе следните инструменти:

  • електрическа бормашина;
  • комплект свредла за метал;
  • “корона” или фреза за дървообработване Ø20 mm;
  • резачка за тръби;
  • газов котлон;
  • респиратор;
  • четка за рисуване;
  • набор от отвертки или отвертка;
  • електрически прободен трион.

За да тествате веригата, ще ви е необходим компресор и манометър, предназначен за налягане до 10 атмосфери.

За меко запояване е подходяща проста газова горелка.

Инструкции за напредъка на работата

  1. С помощта на резачка за тръби медната тръба се нарязва на парчета. Ще получите 2 части Ø22 mm с дължина 1,25 m и 10 елемента Ø10 mm с дължина 2 m.
  2. В дебели тръби направете вдлъбнатина от ръба от 150 mm и направете 10 пробивания Ø10 mm на всеки 100 mm.
  3. В получените отвори се вкарват тънки тръби, така че да стърчат навътре с не повече от 1–2 mm. В противен случай в радиатора ще се появи прекомерно хидравлично съпротивление.
  4. С помощта на газова горелка, пистолет за горещ въздух и спойка всички части на радиатора се свързват една с друга.

    Веригата на слънчевия колектор работи под налягане, така че се обръща специално внимание на херметичността на връзките

    За да сглобите радиатора, можете да използвате специални фитинги, но в този случай цената на слънчевата система ще се увеличи значително. В допълнение, сгъваемите връзки не гарантират херметичността на конструкцията при променливи термодинамични натоварвания.

  5. Щепселите и резбите са запоени по двойки по диагоналите на радиатора към тръбите 3/4˝.
  6. След като затворите изходната резба с щепсел, завийте фитинг на входа на сглобения колектор и прикрепете компресора.

    Компресорът е свързан с помощта на фитинг

  7. Поставете радиатора в съд с вода и използвайте компресор, за да изпомпвате налягане от 7–8 atm. Мехурчетата, издигащи се в ставите, показват плътността на спойките.

    Ако не можете да намерите подходящ контейнер за проверка на колектора, можете да го сглобите сами. За да направите това, направете кутия или обикновена преграда от наличните материали (разфасовки от дървен материал, тухли и др.) и я покрийте с пластмасово фолио.

  8. След проверка на херметичността радиаторът се изсушава и обезмаслява. След това започват да запояват медния лист. Абсорбиращият лист трябва да бъде запоен към тръбите чрез непрекъснат шев по цялата дължина на всеки елемент от медната верига.

    Абсорбиращият лист е запоен чрез непрекъснат шев.

  9. Тъй като абсорберът на слънчевия колектор е изработен от мед, вместо боядисване може да се използва химическо почерняване. Това ще ви позволи да получите истинско селективно покритие на повърхността, подобно на това, което се произвежда във фабриката. За да направите това, изсипете загрят химически разтвор в контейнера, за да проверите херметичността и поставете абсорбера предната странанадолу. По време на реакцията температурата на реагентите се поддържа всякаква по достъпен начин(например чрез постоянно изпомпване на разтвора през контейнер с бойлер).

    Почерняването на медта е един от най-критичните етапи в производството на абсорбер

    Като течност за химическо почерняване можете да използвате разтвор на натриев хидроксид (60 g) и калиев персулфат или амониев персулфат (16 g) във вода (1 l). Не забравяйте, че тези вещества представляват опасност за хората, а самият процес на окисление на медта е свързан с отделянето на вредни газове. Ето защо е необходимо да се използват предпазни средства - респиратор, очила и гумени ръкавици, а самата работа е най-добре да се извършва на открито или в добре проветриво помещение.

  10. От OSB листа се изрязват части за сглобяване на тялото на слънчевия колектор - дъно 1х2м, страни 0,16х2м, горни 0,18х1м и долни 0,17х1м панели, както и 2 опорни прегради 0,13х0,98м.
  11. Шина 20х30 мм се нарязва на части: 1,94 м - 4 бр. и 0,98м - 2 бр.
  12. В страничните стени се правят дупки Ø20 мм за входящата и изходящата тръба, а в долната част на колектора се правят 3–4 отвора Ø8 мм за микровентилация.

    Отворите са необходими за микровентилация

  13. В преградите се правят изрези за абсорбиращите тръби.
  14. Подпорна рамка е сглобена от ламели 20x30 mm.
  15. С помощта на мебелни ъгли и самонарезни винтове рамката е покрита с OSB панели. В този случай страничните стени трябва да лежат на дъното - това ще предотврати увисването на тялото. Долният панел се спуска на 10 мм от останалите, за да се покрие със стъкло. Това ще предотврати навлизането на валежи в рамката.
  16. Инсталирайте вътрешни дялове.

    Когато сглобявате тялото, не забравяйте да използвате строителен квадрат, в противен случай конструкцията може да се окаже изкривена

  17. Дъното и страните на тялото са изолирани с минерална вата и покрити с валцуван топлоотразителен материал.

    По-добре е да използвате минерална вата с влагоотблъскваща импрегнация

  18. Абсорберът се поставя върху подготвеното пространство. За да направите това, един от страничните панели се демонтира, който след това се поставя на място.

    Диаграма на вътрешния "пай" на слънчевия колектор

  19. На разстояние 1 см от горния ръб на кутията, вътрешният периметър на конструкцията е обшит с дървена лента 20х30 мм, така че широката й страна да докосва стените.
  20. По периметъра е залепена уплътнителна дъвка.

    За херметичност използвайте обикновено уплътнение за прозорци

  21. Полага се стъкло или стъклопакет, чийто контур също е покрит с уплътнение на прозореца.
  22. Натиснете конструкцията с алуминиев ъгъл, в който предварително са пробити отвори за самонарезни винтове. На този етап монтажът на колектора се счита за завършен.

    В сглобен вид дебелината на слънчевия колектор е около 17см

За да се предотврати навлизането на влага и изтичането на топлина, на всички етапи ставите и местата, където се свързват частите, се обработват със силиконов уплътнител. За да се предпази конструкцията от валежи, дървото е покрито със специално съединение и боядисано с емайл.

Характеристики на монтаж и работа на колектори за течно отопление

За поставяне на слънчевия колектор изберете просторно място, което не е засенчено през целия ден. Монтажната скоба или подрамката е изработена от дървени летви или метал, така че наклонът на бойлера да се регулира в диапазона от 45 до 60 градуса спрямо вертикалната ос.

Схема на свързване на слънчев нагревател в система с принудително движение на охлаждащата течност

За да се намалят топлинните загуби, резервоарът за съхранение се поставя възможно най-близо до инсталацията.В зависимост от условията се организира естествена или принудителна циркулация на охлаждащата течност. В последния случай се използва контролер с температурен датчик, вграден в изходящата тръба. Изпомпването на работния флуид през веригата ще се включи, когато температурата му достигне програмираната стойност.

Сезонно работеща система се зарежда с вода, докато целогодишното използване на соларен бойлер изисква използването на течност против замръзване. Идеалният вариант е специален антифриз за слънчеви системи, но за спестяване се използват и течности, предназначени за автомобилни радиатори или битови отоплителни системи.

Видео: Направи си сам слънчев бойлер

Изграждането на слънчев колектор е не само интересно и вълнуващо занимание. Слънчевият бойлер ще ви спаси семеен бюджети ще бъде доказателство, че за защита заобикаляща средаТова е възможно не само на думи, но и на дела.

Благодарение на разнообразните си хобита пиша на различни теми, но любимите ми са инженерство, технологии и строителство. Може би защото знам много нюанси в тези области, не само теоретично, в резултат на обучение в технически университет и висше училище, но и от практическа страна, тъй като се опитвам да направя всичко със собствените си ръце.

Наистина е много лесно да направите слънчев бойлер със собствените си ръце. Но първо трябва да решите как ще се използва топлата вода. Дизайнът на бойлера ще зависи от това. И може да бъде много просто. Например обикновена бъчва с вода на покрива на малък щанд в страната. И на дъното на този варел има поставен разделител. Това е импровизиран летен душ. Или бойлерът може да бъде много сложен, използвайки огледала, вакуумни тръби, помпи, слънчеви панели.

Разбира се, ако говорим само за измиване след работа в селската градина, тогава наистина е напълно достатъчно да инсталирате варел на повдигната повърхност, да го боядисате в черно, да поставите преграда за душ в дъното и да го напълните варел с вода. Това е най-примитивният слънчев бойлер, чиито водни резерви са достатъчни, за да вземете душ след селскостопанска работа на лятна вила.

Но дачата всъщност не е само градина и зеленчукова градина. Вилата е преди всичко място за почивка. И това място трябва да бъде подредено по такъв начин, че да можете не само да прекарате приятно тук, но и да живеете. Слънчеви панелище захранва къщата с електричество, а слънчеви бойлери ще загряват вода както за битови нужди, така и за отопление на къщата.

Видове слънчеви бойлери

В структурно отношение слънчевите водонагревателни системи могат да бъдат разделени на три вида. Това са системи с плосък колектор, на вакуумни тръби и на параболични цилиндрични концентратори. Всички те в момента се произвеждат от индустрията. Принципът на работа на всички системи е един и същ - охлаждащата течност се нагрява, която влиза в топлообменника на разширителния резервоар и отдава топлината си на водата.

Най-простата е слънчева система за отопление на вода, базирана на плосък колектор. В най-простата си форма тази система се състои от един или повече плоски колектори и разширителен съд. Колекторите са разположени под резервоара.

Според законите на конвекцията водата, загрята в колектора, се издига в резервоара, а студената вода от резервоара пада в колектора. Това е така нареченият принцип без налягане на захранването с топла вода. Но по правило слънчевите колектори се монтират над резервоара и в този случай конвекционната циркулация на водата не работи, така че е необходимо да се инсталира водна помпа в системата за подаване на студена вода към отоплителната зона.

Диаграма на проста слънчева система за отопление на вода

Най-ефективната система за нагряване на вода е базирана на вакуумни тръби. Вакуумната тръба е структура от две тръби, поставени една в друга. Външната тръба е стъклена, вътрешната е медна, като горната й част е малко по-широка от основната и е уплътнена.

Тази медна тръба е покрита с черна топлоустойчива боя. Въздухът се изпомпва от пространството между тези тръби, за да се осигури най-добра топлоизолация. Вътрешната тръба съдържа течност с ниска температура на кипене.

Под въздействието на слънчевата радиация медната тръба се нагрява, течността в нея се изпарява, а парата се издига нагоре, загрявайки върха на тръбата. Накрайникът може да се нагрее до 250°C. Той се вкарва в тръбата, през която циркулира охлаждащата течност. Отдавайки топлина на охлаждащата течност, парата в медната тръба кондензира и охладената течност пада по стените. Цикълът се повтаря безкрайно. Охлаждащата течност влиза в топлообменника на резервоара, като загрява водата в него.


Схема на вакуумна тръба

За разлика от слънчевите колектори, при които вакуумните тръби служат като нагревателни елементи, при параболично-цилиндричните концентратори нагревателната зона е във фокуса на дълго параболично огледало. Температурата във фокуса на това огледало може да достигне 300°C. Нагрятата охлаждаща течност, циркулираща в системата, навлиза в топлообменника на разширителния резервоар, като загрява водата в него.

Недостатъкът на такава слънчева система за нагряване на вода е необходимостта от позициониране на параболично огледало на слънце. Индустриалните системи са оборудвани с устройства за проследяване на слънцето и задвижващи механизми, които въртят огледалото.


Схема на слънчев бойлер с параболичен цилиндричен концентратор

Домашни слънчеви бойлери

За дача само с една лека лятна къща, където хората идват само през топлия сезон и само през уикендите, няма смисъл да се строи капиталова системазахранване с топла вода. За да направите слънчева система за отопление на водата тук, няма да ви трябват много време или пари.

За да изградите слънчев колектор, ще ви трябват дъски с размери 200x15x2 cm, фазер, закалено стъкло, лист ламарина или покривно желязо с размери 2x1 метър, дървени блокове 5x5 cm с дължина 1 метър, медна тръба, полистиролова пяна, черна топлоустойчива боя, Лепило "уплътнител".


Изглед в разрез на плосък колектор

Първо, кутия с размери 2x1 метър се прави от дъски. Дъното на кутията е от фазер. За здравина напречните греди, изработени от пръти, са приковани на две места. Всички фуги на външните стени на кутията са внимателно обработени с лепило "Sealant". След това на дъното на кутията се поставя топлоизолация – пенополистирол. Плоска намотка, извита от медна тръба, е здраво закрепена към лист калай.

За да предотвратите гънки на тръбата при огъване, първо трябва да изсипете обикновена сол в нея, която след това лесно се измива. Като такава намотка можете да използвате намотка от стар хладилник. Първо ще трябва да се изплакне старателно, за да се отстранят остатъците от фреон.


Домашен плосък колектор на базата на отоплителна батерия

След това този лист калай с намотка се монтира в кутия върху укрепващи пръти. Краищата на намотката се извеждат в специално пробити отвори в кутията. След това цялата тази конструкция е покрита отвътре с черна топлоустойчива боя. За предпочитане на два слоя. След като боята изсъхне, кутията се покрива със стъкло. Всички фуги, шевове, отвори с открити серпентини са внимателно запечатани. Външната страна на кутията е покрита със сребриста боя. Слънчевият колектор е готов.


Самоделен плосък слънчев колектор за подгряване на водата в басейна

Сега е ред на разширителния съд. От какво да направите резервоар с капацитет 100 - 120 литра, няма особено значение. Важно е този резервоар да бъде внимателно покрит със слой топлоизолация. На дъното на резервоара има спираловидна медна топлообменна намотка, която е свързана към колектора чрез тръби. Самият резервоар ще се пълни с вода от главната линия.

Нивото на водата в резервоара трябва да се контролира от поплавъчен клапан. След като колекторът е постоянно монтиран на място с максимално излагане на слънце, той се свързва към бобината на топлообменника в резервоара. Водна помпа с ниска мощност е свързана към веригата на охлаждащата течност, за да се осигури циркулация. След приключване на всички подготвителни работи в колекторната система се излива вода и антифриз, така че охлаждащата течност да не се превърне в лед по време на възможни нощни студове. Системата за топла вода е готова за употреба.

За дача с по-сериозни комуникации ще е необходима по-задълбочена система за отопление на водата. В крайна сметка тук може да е необходима топла вода, например за плувен басейн, оранжерия или за отопление на къща през зимата. В този случай е препоръчително да използвате комплекти вакуумни тръби като колектори. Дори през зимата, в режим на покой, температурата на върха на такава тръба надвишава 200°C.


Свързване на вакуумни тръби към веригата на охлаждащата течност

В противен случай дизайнът на системата за захранване с топла вода не се различава от системата с плосък колектор.

Да направите хелиев нагревател със собствените си ръце не е никак трудно. Това ще бъде много по-евтино от подобни промишлени продукти, чиято цена за най-простите е 35 - 40 хиляди рубли. Цената на сложните системи може да достигне няколкостотин хиляди рубли. Добре направен колектор със собствените си ръце ще затопли водата не по-лошо от марковата, но ще струва много по-малко.