Att använda gratis solenergi är ett bra sätt att spara bränsle och el som spenderas på uppvärmning av ett privat hem. Den massiva användningen av solsystem hindras av det höga priset på värmemottagare och tillhörande utrustning - lagringstank, cirkulationspump, elektronisk styrenhet och andra armaturer. Det enda sättet att minska kostnaderna är att göra en solfångare med egna händer av billiga material och montera ett standardband.
Principen för drift av solvärmare
Innan man börjar tillverka ett hemlagat solsystem är det värt att utforska anordningen till fabriks tillverkade solfångare - luft och vatten. De förstnämnda används för direkt uppvärmning av lokaler, de senare används som vattenvärmare eller frys kylvätska - frostskyddsmedel.
Referens. Flyginstallationer är inte särskilt populära på grund av begränsad funktionalitet. Solvattenberedare är mer efterfrågade eftersom de kan tillhandahålla uppvärmning, varmt vatten och höja temperaturen i utomhuspooler.
Huvudelementet i solsystemet är själva solfångaren, som erbjuds i tre versioner:
- Platt vattenvärmare. Det är en förseglad låda, isolerad underifrån. Inuti är en kylfläns (absorber) gjord av en metallplåt på vilken en kopparspole är fixerad. Toppen är täckt med slitstarkt glas.
- Utformningen av luftvärmarsgrenröret liknar den tidigare versionen, endast luften som cirkuleras av fläkten cirkulerar genom rören istället för kylvätskan.
- Enheten på det rörformiga vakuumgrenröret skiljer sig i grunden från platta modeller. Apparaten består av hållbara glasflaskor där kopparrör placeras. Deras ändar är anslutna till två motorvägar - tillförsel och retur, luft från kolvarna pumpas ut.
Tillägg. Det finns en annan typ av vakuumvattenberedare, där glasflaskor är tätt förseglade och fyllda med en speciell substans som avdunstar vid låg temperatur. Under indunstning absorberar gasen en stor mängd värme som överförs till vatten. I processen med värmeöverföring kondenseras ämnet igen och flödar till botten av kolven, som visas på bilden.
De listade typerna av samlare använder principen om direkt överföring av solstrålningsvärme (annars - isolering) till den strömmande vätskan eller luften. Flatvattenberedare fungerar så här:
- Vatten eller frostskyddsmedel rör sig genom en kopparvärmeväxlare med en hastighet av 0,3-0,8 m / s, pumpad av en cirkulationspump (även om det finns tyngdkraftsmodeller för utomhusduschar).
- Solens strålar värmer upp det absorberande arket och spolens rör som är tätt anslutna till den. Temperaturen på det strömmande kylvätskan stiger med 15-80 grader, beroende på säsong, tid på dagen och gatuväder.
- För att utesluta värmeförlust isoleras kroppens botten och sidoytor med polyuretanskum eller extruderat polystyrenskum.
- Det genomskinliga övre glaset har tre funktioner: det skyddar den selektiva beläggningen av absorbenten, förhindrar att vinden blåser spolen och skapar ett tätat luftspalt som håller kvar värmen.
- Varm värmebärare kommer in i värmeväxlaren i lagringstanken - buffertanken eller indirekt värmepanna.
Eftersom vattentemperaturen i kretsen på apparaten varierar med de växlande säsongerna och dagarna, kan solfångaren inte användas för uppvärmning och varmt vatten direkt. Energin från solen överförs till huvudvärmebäraren genom tankens spole - batteriet (pannan).
Ett undantag - solinstallationer för pooler, uppvärmning av tankvattnet direkt eller genom en enkel värmeväxlare.
Effektiviteten hos den rörformiga apparaten förbättras genom vakuum och en inre reflekterande vägg i varje kolv. Solens strålar passerar fritt genom det luftlösa lagret och värmer kopparröret med frostskyddsmedel, men värmen kan inte övervinna vakuumet och gå ut, så förlusterna är minimala. En annan del av strålningen kommer in i reflektorn och fokuserar på vattenlinjen. Enligt tillverkarna når installationens effektivitet 80%.
Vi skapar en vattenuppsamlare
En vakuumvärmare kan inte göras hemma av uppenbara skäl. Därför tar vi upp en platt design med en värmeväxlare och ett absorberande solsken. Helst måste du beräkna mottagarens area och utloppsvattnets temperatur, vilket beror på många faktorer:
- bostadsområde och insoleringsnivå;
- omgivningstemperatur, särskilt på vintern;
- det område på värmeväxlingsytan som uppfattar exponering för solen;
- spolmaterial och beläggning;
- inloppskylvätsketemperatur;
- panelens vinkel i förhållande till solen;
- vattenflödeshastighet genom värmeväxlarrör.
På Internet är det inte svårt att hitta beräkningar av solfangarens prestanda, men vi varnar dig - beräkningarna är mycket felaktiga.
Exempel. Faktum tas som grund: på en klar dag kommer 500-800 W solenergi på 1 m² yta. Vidare, med skolformeln m = Q / 1.163 x Δt, bestämmer vi massan av vatten uppvärmt vid 40 ° C med en 1 m² värmeväxlare: 500/1 163 x 40 = 10,7 liter per timme. Med en isolering på 800 W / m² kan 17,2 l / h värmas upp. Men djävulen är i detaljerna: det ursprungliga talet på 0,5-0,8 kW per kvadratmeter är en mycket ungefärlig siffra.
Vi erbjuder en förenklad metod för frågan som beskrivs i steg-för-steg-instruktionerna:
- Bestäm plats och område som du är redo att ge till samlaren.
- Välj lämpligt alternativ för montering av spolen och bostaden baserat på materialpriser.
- Gör en prototyp, anslut till värme eller vattenförsörjning enligt rätt schema. Vi kommer att visa bindningsmetoderna i följande avsnitt i denna artikel.
- Testa värmekretsen hemma och dra ytterligare slutsatser om att öka / minska kraften, ändra designen och så vidare.
Nu kommer vi att gå igenom varje etapp separat, med fokus på fallgroparna.
Placering av en termisk installation
Egentligen finns det bara två alternativ för placeringen av den hemlagade samlaren: på byggnadens tak eller i det öppna området i husområdet. Följ enkla regler när du väljer en plats:
- Webbplatsen ska vara upplyst så mycket som möjligt under dagen, inte skymmas av träd och andra uthus.
- När den installeras på taket väljs en mjuka sluttning, där solstrålningen alltid blir. Det är tydligt att den branta delen av det trasiga mansardtaket inte fungerar.
- Ta inte en varmvatteninstallation avsedd för uppvärmning eller varmvattenförsörjning långt från ditt hem. Längden på tillförselsröret, värmeförlust och installationskostnader kommer att öka.
- Orientera markuppsamlaren så att solen, som visuellt rör sig från öst till väst, ständigt lyser upp kylflänsen. Installationsvinkeln på panelen är 60 ± 15 °.
Notera. Värmeelementets effektivitet kan ökas med hjälp av en parabolisk solkoncentrator som samlar strålar i en enda stråle, som skickas till absorbatorn. Konstruktionsspegelns konstruktions- och monteringsmetoder visas i videon.
Solväxter, designade för att värma vatten i en sommardusch, ligger på taket i denna byggnad och är förbundna med tyngdkraften. Enheter för uppvärmning av pooler finns bredvid tankens skål.
Materialval
Vi gjorde ett urval av tillbehör för tillverkning av solvattenberedare utifrån recensioner och ämnen som diskuterades på det populära Forumhouse-forumet. Så den rektangulära lådan på mottagaren är vanligtvis gjord av en träbalk eller färdiga ramar av gamla fönster. Husets bakvägg är isolerad med basaltull, polystyrenskum eller extruderat polystyrenskum.
Dricks. Lådans botten kan vara tillverkad av foliepolymerisolering. Metallskiktet fungerar som en absorberare - du behöver inte lägga ett extra ark.
Hantverkare tillverkar värmeväxlare från olika rör:
- svart polyeten (HDPE);
- korrugerat rostfritt stål;
- koppar och aluminium;
- polypropen och metallplast;
- tvärbunden polyeten;
- stålradiatorer.
Med tanke på effektivitet och hållbarhet är det bättre att använda rör tillverkade av aluminium, koppar och rostfritt stål, som har den bästa värmeledningsförmågan. Bristen på material är det höga priset.
Plaströr är mycket billigare än metallrör och lättare att installera. Men vid användning av polymerer måste ett antal nyanser beaktas:
- all plast försämras gradvis under påverkan av ultraviolett strålning;
- väggarna i PPR-rören är för tjocka, leder värmen dåligt;
- högkvalitativ plast är för dyrt för våra ändamål, och billigt stratifierar ofta i krökningar och kollapsar snabbt i solen;
- tvärbunden polyeten "kommer ihåg" den första böjningen i viken, det är bekvämt att göra en ringformig spole ur den, och uträtning är inte lätt;
- HDPE-rör du behöver för att köpa en matserie (med en blå rand), det är bättre skyddat från ultraviolett strålning.
Referens. Den enklaste versionen av en poolvärmeväxlare är en svart trädgårdsslang med en "snigel". Materialets minus är sprickbildning av gummi från långvarig exponering för solen.
HDPE tunnväggiga rör är ett utmärkt val när det gäller pris / kvalitet. Den svarta ytan absorberar solvärmen väl, anslutningsarmaturer är billiga. Rörledningen fästs på absorbatorn med plastklämmor eller en tennremsa på skruvarna.
Som det absorberande arket kan vanligt eller rostfritt stål målad svart användas. Det perfekta alternativet är plåt aluminium eller koppar.
Övre delen av lådan är stängd med följande transparenta material att välja mellan:
- vanligt eller förstärkt glas;
- transparent plastfolie;
- tunn cellulär polykarbonat.
Dricks. Använd inte färdiga dubbelglasfönster från plastfönster som ett genomskinligt element. På vintern, med en stor temperaturskillnad mellan gatuluften och den stängda uppsamlingskammaren, tål tvåskiktspaketet inte och sprickor.
Församlingsrekommendationer
Processen att tillverka en solfångare är så uppenbar att det inte är vettigt att måla steg-för-steg-instruktioner. Uppgiften är att göra den mest lufttäta kammaren genom att installera en värmeväxlare på en metallabsorbent inuti. Vi kommer bara att ge några råd för att skydda dig mot misstag:
- Värmeväxlarrör kan läggas i längdriktningen eller med en spiral (snigel). Gör avståndet mellan angränsande linjer (varv) litet - från 1 till 4 cm.
- Muffens lufttäthet uppnås genom att smörja fogarna med silikontätning eller genom att lägga gummitätningar.
- Rören fästs på basen på vilket som helst bekvämt sätt - med plastklämmor, en metallremsa eller helt enkelt fixerad på sidorna med självgängande skruvar.
- Hela det inre hålrummet är målat med värmebeständig svart emalj (säljs i aerosolburkar).
- Tjockleken på det isolerande skiktet på baksidan av vattenvärmaren är minst 50 mm.
- Det är lättast att dra en transparent film ovanpå - det här är det bästa alternativet för en prototyp. Därefter är det inte svårt att byta ut glas.
En annan rekommendation. Trädelar ska behandlas med ett antiseptiskt medel.Täck ramen svetsad av stålprofiler med en grunning och 2 lager lätt färg.
Efter montering av kylflänspanelen fyller du spolen med vatten och kontrollerar om det finns läckor. Testa sedan solfångaren - anslut utgången till tanken, installera panelen i solen och mät regelbundet temperaturen på vattnet med hänsyn till värmningstiden. Baserat på riktiga indikatorer är det lätt att bestämma en värmeapparats prestanda.
Kopplingsschema
En kollektor utformad för att värma vatten i duschen är ansluten till en lagringstank genom tyngdkraftsflöde. Ett viktigt skick: solinstallationen bör placeras under huvudtanken så att varmt vatten med lägre täthet stiger genom röret och förtränger det kalla. Utformningen av ett sådant system visas på ritningen.
När den är ansluten till en panna eller värmeakkumulator fungerar solfångaren som en fullvärdig värmekälla. Tillverkare av solsystemet föreslår att man använder ett två-rörs tryckschema som innehåller de obligatoriska bindelementen:
- cirkulationspump som utvecklar ett tryck på 0,4 bar;
- membran typ av expansionsbehållare;
- automatisk luftventilation;
- säkerhetsventil, konstruerad för att arbeta med ett tryck på 2 bar;
- Tryckmätare;
- termometer;
- avstängningsventiler, sminkventil;
- styrenhet med två temperatursensorer;
- värmeisolering för tillförselrörledningar.
En viktig punkt. Om ett batteri med flera samlare är anslutet till buffertanken måste pumpkapaciteten och expansjonstankens volym ökas. Membranbehållarens minimikapacitet är 10% av den totala mängden kylvätska i kretsen.
Schemat fungerar så här:
- Kylflänsen fästs vid buffertankens nedre spole, där vattnet är kallare.
- Styrenheten med hjälp av sensorer jämför temperaturen på vattnet (frostskyddsmedel) i matningsröret och värmeakkumulatorn.
- Den elektroniska enheten stoppar pumpen när temperaturen på vattnet i tanken är lika med eller högre än flödetemperaturen.
- Luft som kommer in i kretsen släpps ut via en automatisk ventil installerad på toppen av systemet.
- Vid överhettning av kylvätskan på grund av att pumpen stannar (det är omöjligt att stänga av solen) kommer säkerhetsventilen att arbeta och lindra övertrycket.
Det dyraste kretselementet är en elektronisk styrenhet. Hur kan jag göra utan en controller:
- köp på Aliexpress en billigare termostat, utlöst av en temperaturskillnad;
- ställ in en natt-nattur och en mekanisk termostat för att stänga av pumpen när buffertanken är på maximal värme.
Hur den billiga kinesiska styrenheten fungerar (pris - $ 15), se videorecensionen:
Solvärme
Installation av luftvärme utförs på liknande sätt, endast värmeväxlaren är tillverkad av rör med större diameter och fläkten tillhandahålls av fläkten. Strålningsmottagaren är tillverkad av hantverkare från följande material:
- korrugering av aluminium för ventilation;
- plastflaskor införda den ena i den andra;
- snidade ölburkar.
I lådan är två hål gjorda för luftrör, ett fint nät läggs inuti, vilket eliminerar insättning av insekter. Fläkten - en kylare från datorn - är installerad på en av öppningarna, värmeväxlingsdelen är målad svart. Tillförselsrören isoleras och läggs i ett uppvärmt rum. Algoritmen för luftmanifoldmontering visas i videon:
Slutsats
Solcollectors attraktivitet beror på stigande energipriser. Även om prestandan hos vattenvärmare minskar på vintern ger solvärme betydande besparingar i bränsleförbrukningen av huvudkällan - pannan. Om du vill värma ditt hus så mycket som möjligt med gratis solenergi, rekommenderar vi att du är uppmärksam på installationer med spegelkoncentratorer.Dessa extremt effektiva enheter används ofta i Europa och Amerika.