Коллектор для отопления дома своими руками: Делаем простой солнечный коллектор своими руками, пошаговая инструкция

Содержание

Солнечный коллектор своими руками — на 100% проверенный способ изготовления

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Содержание статьи:

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

  • Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
  • Теплообменный контур
  • Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

  1. Изготовить короб
  2. Изготовить радиатор или теплообменник
  3. Изготовить аванкамеру и накопитель
  4. Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

  1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
  2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
  3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
  4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
  5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
  6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
  7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

  1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
  2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
  3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
  4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

  1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
  2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
  3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
  4. Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

  1. Непосредственно змеевик
  2. Рейки и фольга для каркаса
  3. Бочка или бак для воды
  4. Резиновый коврик
  5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
  6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Солнечный коллектор своими руками для отопления дома

Различные солнечные коллекторы появились на рынке достаточно давно. Это устройства, использующие энергию солнца для нагрева воды на домашние нужды. Но приобрести популярность среди пользователей им мешает высокая стоимость, это беда всех альтернативных источников энергии. Например, общие затраты на приобретение и монтаж установки, что обеспечит нужды средней семьи, составят 5000$. Но выход есть: можно сделать солнечный коллектор своими руками из доступных по цене материалов. Какими способами это реализовать, будет рассказано в данном материале.

Как работает солнечный коллектор?

Принцип действия коллектора основан на поглощении (абсорбции) тепловой энергии солнца специальным приемным устройством и передачей его с минимальными потерями теплоносителю. В качестве приемника используются медные или стеклянные трубки, окрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что лучше всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Теплоносителем чаще всего выступает вода, иногда – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения бывают таких видов:

  • воздушные;
  • водяные плоские;
  • водяные вакуумные.

Среди прочих воздушный солнечный коллектор отличается простотой конструкции и, соответственно, самой низкой ценой. Он представляет собой панель – приемник солнечной радиации из металла, заключенный в герметичный корпус. Стальной лист для лучшей теплоотдачи снабжен с задней стороны ребрами и уложен на дно с тепловой изоляцией. Спереди установлено прозрачное стекло, а по бокам корпуса имеются проемы с фланцами для подключения воздуховодов или других панелей, как показано на схеме:

Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит с другой.

Надо сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет свои особенности. Из-за их невысокой эффективности для обогрева помещений нужно применять несколько подобных панелей, объединенных в батарею. Кроме того, обязательно понадобится вентилятор, поскольку нагретый воздух из коллекторов, находящихся на кровле, самостоятельно вниз не пойдет. Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Простое устройство и принцип работы позволяют выполнять изготовление коллекторов воздушного типа своими руками. Но потребуется много материала для нескольких коллекторов, а подогреть воду с их помощью все равно не получится. По этим причинам домашние умельцы предпочитают заниматься водяными нагревателями.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления наибольший интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначенные для нагрева воды. В корпусе из металла или алюминиевого сплава прямоугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник выполняется из алюминия или меди, покрытой абсорбционным слоем черного цвета. Как и в предыдущем варианте, снизу пластина отделена от дна слоем теплоизоляционного материала, а роль крышки играет прочное стекло или поликарбонат. Ниже на рисунке изображено устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его теплоносителю, движущемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло выполняет 2 функции: пропускает к теплообменнику солнечную радиацию и служит защитой от осадков и ветра, снижающих производительность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы внутрь не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Опять же, тепло солнечных лучей не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

Данный вид – самый популярный среди покупателей из-за оптимального соотношения цена — качество, а среди домашних мастеров — по причине относительно несложной конструкции. Но применять такой коллектор для отопления можно лишь в южных регионах, с понижением температуры наружного воздуха его производительность значительно падает из-за высоких тепловых потерь через корпус.

Устройство вакуумного коллектора

Еще один вид водяных солнечных нагревателей изготавливается с применением современных технологий и передовых технических решений, а потому относится к высокой ценовой категории. Таких решений в коллекторе реализовано два:

  • тепловая изоляция с помощью вакуума;
  • использование энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при низкой температуре.

Идеальный вариант защитить абсорбер для коллектора от тепловых потерь – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена внутрь колбы из прочного стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через которую протекает теплоноситель. Что происходит: хладагент под воздействием солнечных лучей закипает и обращается в пар, он поднимается по трубке вверх и от соприкосновения с теплоносителем сквозь тонкую стенку снова переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:

Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает гораздо больше тепловой энергии, чем при обычном нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, нежели ее удельная теплоемкость, а потому вакуумные солнечные коллекторы весьма эффективны. Конденсируясь в трубе с проточным теплоносителем, хладагент передает ему всю теплоту, а сам стекает вниз за новой порцией энергии солнца.

Благодаря своему устройству вакуумные нагреватели не боятся низких температур и сохраняют свою работоспособность даже на морозе, а потому могут применяться в северных регионах. Интенсивность нагрева воды в этом случае ниже, чем летом, так как зимой на землю поступает меньше тепла от солнца, часто мешает облачность. Понятно, что изготовить стеклянную колбу с откачанным воздухом в домашних условиях просто нереально.

Примечание. Существуют вакуумные трубки для коллектора, заполняемые напрямую теплоносителем. Их недостаток – последовательное подключение, при выходе из строя одной колбы придется менять весь водонагреватель.

Как изготовить солнечный коллектор?

Прежде чем приступить к работе, следует определиться с габаритами будущего водогрейного аппарата. Произвести точный расчет площади теплообмена непросто, многое зависит от интенсивности солнечного излучения в данном регионе, расположения дома, материала нагревательного контура и так далее. Правильным будет сказать, что чем больше тепловой коллектор, тем лучше. Однако, его размеры наверняка ограничиваются местом, где планируется его устанавливать. Значит, надо исходить из площади этого места.

Корпус проще всего изготовить из древесины, проложив на дно слой пенопласта или минеральной ваты. Также для этой цели удобно использовать створки старых деревянных окон, где сохранилось хотя бы одно стекло. Выбор материала для приемника тепла неожиданно широк, чего только не используют мастера-умельцы, чтобы собрать коллектор. Вот перечень популярных вариантов:

  • тонкостенные  медные трубки;
  • различные полимерные трубы с тонкими стенками, желательно черного цвета. Хорошо подойдет полиэтиленовая РЕХ труба для водопровода;
  • наружный теплообменник старого холодильника;
  • трубки из алюминия. Правда, соединять их сложнее, чем медные;
  • стальные панельные радиаторы;
  • черный садовый шланг.

Примечание. Кроме перечисленных, существует масса экзотических версий. Например,воздушный солнечный коллектор из пивных банок или пластиковых бутылок. Подобные прототипы отличаются оригинальностью, но требуют значительного вложения труда при сомнительной отдаче.

В собранный деревянный корпус или старую оконную створку с приделанным дном и уложенным утеплителем надо поместить металлический лист, накрывающий всю площадь будущего нагревателя. Хорошо, если найдется лист алюминия, но подойдет и тонкая сталь. Ее необходимо окрасить в черный цвет, а затем уложить трубы в виде змеевика.

Без сомнения, коллектор для нагрева воды лучше всего получится из медных труб, они отлично передают тепло и прослужат долгие годы.Змеевик плотно прикрепляется к металлическому экрану скобами или любым другим доступным способом, наружу выводятся 2 штуцера для подачи воды.

Поскольку это плоский, а не вакуумный коллектор, то поглотитель тепла нужно закрыть сверху светопрозрачной конструкцией – стеклом или поликарбонатом. Последний легче обрабатывается и надежнее в эксплуатации, не разобьется от ударов града.

 

После сборки солнечный коллектор надо установить на место и подключить к накопительному баку для воды. Когда позволяют условия монтажа, то можно организовать естественную циркуляцию воды между баком и нагревателем, в противном случае в систему включается циркуляционный насос.

Заключение

Осуществлять отопление дома солнечными коллекторами, сделанными своими руками, – привлекательная перспектива для многих домовладельцев. Жителям южных районов этот вариант более доступен, только придется заполнить систему антифризом и как следует утеплить корпус. На севере самодельный коллектор поможет нагреть воду на хозяйственные нужды, но для обогрева дома его не хватит. Сказывается холод и короткий световой день.

Солнечный коллектор своими руками – нагрев воды солнцем

Солнечный коллектор позволяет использовать дармовую энергию солнца для отопления или подогрева воды на бытовые нужды, причем и в межсезонье и зимой. Дает значительную экономию, так как хорошие модели вырабатывают приличное количество тепла.

Но хороший заводской солнечный коллектор стоит столько, что всегда возникает вопрос, — окупится ли он вообще или дешевле нагреть воду газом?

Насколько выгодны солнечные коллектора

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

  • У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.

Как обычно устроен солнечный коллектор

  • Плоский коллектор с трубкой. Представляет собой лист металла темной расцветки (поглощающий лучевую энергию) с прикрепленной к нему медной трубкой, по которой движется теплоноситель. Помещен в короб с теплоизоляцией толщиной от 50 мм. Со стороны солнца закрыт стеклопакетом.

Такой заводской коллектор дает в летний день до 600Вт с метра квадратного своей площади – весьма мощный нагрев. В межсезонье в полдень – до 300 Вт.

  • Трубчатые конструкции солнечных коллекторов здесь подробно рассматриваться не будут, так как их нельзя повторить в домашних условиях. Они представляют собой различные трубки из стекла, в том числе с обратным отражением солнечной энергии, с легко испаряющимися жидкостями, вакуумные… Это наиболее дорогие конструкции, которые можно заказать в организациях, после чего преступить к практическому изучению вопроса, на тему как их эксплуатировать, чтобы окупить в видимой перспективе….

Но КПД их больше, а самое главное зимой они вырабатывают тепло начиная с мощности солнечного излучения 20 Вт/м кв., в то время как заводские плоские – 100Вт/м кв., если меньше – они просто не греют воду, а самодельные….

Как используется тепло от солнечного коллектора

Солнечный коллектор вырабатывает больше энергии тогда, когда она меньше всего нужна – в самый жаркий полдень. Летом энергии на порядок больше, чем зимой. В межсезонье ее также маловато… Тепловая энергия от солнечного коллектора в первую очередь идет на подогрев воды для бытовых нужд, на нагрев летнего бассейна или душа, а также на отопление здания.

  • Чтобы ее использовать для ГВС, теплоноситель от коллектора должен поступать в спираль бойлера-теплообменника. Такие косвенные бойлеры с несколькими спиралями нагрева можно приобрести заранее.
  • Чтобы использовать тепловую энергию от коллектора для отопления, ее нужно накапливать в буферной емкости.
  • Летний нагрев бытовой воды может быть прямым – вода из бассейна и душа может прокачиваться через солнечный коллектор напрямую.

Как изготавливается солнечный коллектор своими руками

  • Типичная самодельная конструкция солнечного коллектора – просто спираль черной трубы ПНД, прикрепленной хомутами к какому-либо металлу. Или даже без металла. Общая площадь 2 – 6 м кв. позволяющая развить 1 кВт и более мощности в солнечный полдень. Такие коллектора с утеплением 50 мм экструдированным пенополистиролом, закрываются со стороны солнца светостабилизированной полиэтиленовой пленкой, используются для нагрева воды Устанавливаются под солнце на открытой площадке.

  • Более основательная конструкция – черный металлический лист с пришитым к нему скобами медным змеевиком из мягкой меди диаметром 10 мм. Площадь коллектора обычно до 10 м кв. Не нужно ее слишком увеличивать, так как при этом КПД будет падать. Утепляются с тыла, закрываются обязательно стеклом или стеклопакетом.

Типичных конструкций не существует, и расчет ожидаемой отдачи всегда не верен. Но по результатам собственных экспериментов можно создать своими руками коллектор на солнечной энергии, который окажется даже на удивление работоспособным. Ведь энергии солнца на самом деле весьма немало…

Как подключить солнечный коллектор к баку (душу) самотечно

Слабым местом для летних солнечных коллекторов остается необходимость использования насоса. Это резко удорожает конструкцию или делает ее вовсе не приемлемой.

Но можно сделать нагревающийся бак, соединенный с солнечным коллектором так, чтобы жидкость двигалась самотечно. Принцип самотека сохраняется – нагреватель расположен ниже, чем накопитель (радиатор).

По данной схеме, при применении труб от ¾ дюйма вода должна двигаться самотечно. Из данного бака нагретую воду можно слить и в бассейн.

Как подключить коллектор к ГВС

Лучшая денежная выгода получается от изготовления и эксплуатации коллектора из алюминиевых или медных трубок на металле под стеклом, с подключением его к системе ГВС.

Поскольку коллектор и спираль в бойлере представляют собой малогабаритную нагреваемую систему, она должна снабжаться расширительным баком, предохранительным клапаном. Циркуляция осуществляется с помощь маломощного насоса. Хороший коллектор обеспечит дом горячей водой и в межсезонье….

Солнечный коллектор своими руками: принцип сборки

Оглавление:
Устройство и принцип работы солнечного коллектора
Солнечный коллектор своими руками: как и из чего изготовить

Дороговизна традиционных энергоносителей, используемых в быту, заставляет человека двигаться дальше и искать новые источники энергии, которые в полной мере могли бы заменить существующие. Наиболее часто используемой альтернативной энергией является солнечная – ее человек уже достаточно эффективно научился использовать в разных направлениях. Об одном из таких направлений пойдет речь в этой статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы рассмотрим вопрос нагрева воды с помощью солнечной энергии и поговорим о том, как сделать солнечный коллектор своими руками.

Солнечные коллекторы для отопления фото

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Чтобы понимать, с чем придется столкнуться на пути изготовления солнечного водонагревателя, для начала необходимо разобраться с его конструкцией и принципом работы. Как ни странно, но солнечный коллектор для нагрева воды устроен достаточно просто – в его принцип работы заложены элементарные законы физики, согласно которым жидкость с большей плотностью вытесняет менее плотную жидкость.

По сути, такой же принцип работы заложен в работу системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя – горячая вода поднимается вверх, а холодная помогает ей в этом. Разница между таким отоплением и солнечным коллектором заключается исключительно в способе нагрева жидкости, в нашем случае – воды, которая просто нагревается на солнце.

Солнечный коллектор для нагрева воды фото

Итак, исходя из этого принципа вырисовывается и самая оптимальная конструкция солнечного водонагревателя – по сути, это вертикально расположенный змеевик, вода в котором по мере нагревания поднимается в его верхнюю точку, после чего благополучно поступает в накопительный резервуар, из которого осуществляется забор жидкости.

Следует понимать, что для эффективной работы самодельный солнечный коллектор необходимо обеспечить естественной циркуляцией жидкости – остывшая или не до конца нагревшаяся вода с накопительного бака должна поступать в коллектор, из которого после очередного цикла подогрева возвращаться в накопительный резервуар, требующего, кстати, хорошего утепления.

Плоский солнечный коллектор фото

Исходя из выше изложенного, формируется и принцип установки различных узлов альтернативного солнечного обогревателя. Чтобы обеспечить жизненно важную циркуляцию жидкости, не прибегая к помощи насоса, установка солнечного коллектора выполняется в самом высоком месте (как правило, на крыше), а монтаж накопительного резервуара ниже него (например, на чердаке).

Такое устройство, установленное на доме и изготовленное в заводских условиях с применением современных технологий, способно не только обеспечить небольшой домик горячей водой, но и теплом. Да, солнечный коллектор даже зимой работает не только в системе водоснабжения, но и в системе отопления. Но это заводской коллектор, изготовленный из вакуумных трубок и практически не имеющий теплопотерь. А самодельный солнечный коллектор для дома реально справится только с обеспечением горячей воды, и то лишь в ясный солнечный день. Но даже это неплохо и позволяет сэкономить немало дорогостоящих природных ресурсов.

Солнечные коллекторы для дома фото

Солнечный коллектор своими руками: как и из чего изготовить

Для начала разберемся с основанием для солнечного коллектора – наиболее простым решением будет собрать его на большом листе толстого пластика. Можно использовать и материал типа ОСБ-3, но его придется капитально защитить от атмосферной влаги. Но даже с учетом таких мер предосторожности обеспечить долгий срок эксплуатации основания не получится, поскольку дерево есть дерево. Поэтому пластик будет именно тем материалом, который, как говорится, прописал доктор – легкий, прочный и долговечный.

Основание для солнечного коллектора должно притягивать солнечный цвет, а не отражать. В этом отношении лучшим вариантом будет его черная окраска. С этим, я думаю, у вас проблем не возникнет.

Солнечный коллектор своими руками фото

Теперь о самом коллекторе. В идеале его необходимо изготовить из прозрачного материала – трубки из стекла или прозрачного пластика будут наиболее рациональным решением. В принципе, их можно заменить обыкновенной металлопластиковой трубой, окрашенной в черный цвет – этот материал для коллектора достаточно легко уложить и закрепить на основании.

Здесь следует принимать во внимание один нюанс – площадь обогрева. Трубки придется укладывать как можно плотнее друг к другу. Если вы думаете, что ее легко изогнуть под малым радиусом закругления, вы ошибаетесь. Придется использовать массу соединительных угловых фитингов. Закрепить трубу на пластиковое основание можно с помощью клипс, предназначенных для ее монтажа. На краях коллектора необходимо установить концевые фитинги – к верхнему краю через тройник привинчивается сбросник для воздуха (можно автоматический) а к нижнему – посредством отдельной трубы подключается накопительный резервуар.

Самодельный солнечный коллектор фото

Вот мы добрались и до теплозащищенного накопительного бака. Пожалуй, здесь ни у кого не возникнет вопросов, из чего его сделать. Вы правы, нам нужен электрический водонагреватель. Именно его можно будет зимой использовать по назначению, а летом, когда много солнечных дней, применять в качестве хранилища нагретой солнечными лучами воды. Так что не спешите его разбирать и удалять всю начинку.

Теперь о его подключении. Для начала подсоедините бак к системе существующего водопровода положенным для него способом. Потом к патрубку холодного водопровода через тройник и отсекающий кран подсоедините низ солнечного коллектора. Точно так же, только к верхнему концевому фитингу, необходимо подсоединить через тройник и кран патрубок горячего водопровода.

Как собрать солнечный коллектор своими руками фото

Вот, в принципе, и все. Осталось только разобраться, как вся эта система работает и как ею управлять. Это не так уж и сложно, как вам кажется. Вместо привычных двух отсекающих кранов в нашей ситуации имеется четыре – с их помощью и будем переключать систему в зимний и летний режим работы. Для лета необходимо открыть все четыре крана и отключить подачу электроэнергии. Для зимы краны, обеспечивающие циркуляцию воды через плоский солнечный коллектор, нужно закрыть и включить подачу электроэнергии на водонагревательный бак.

Как видите, все просто, но необходимо помнить, что при переходе на зимний период воду с коллектора нужно слить – иначе она замерзнет, и все ваши труды пойдут насмарку.

Как работает солнечный коллектор зимой

Именно так собирается солнечный коллектор своими руками. Конечно, его эффективность не идет ни в какое сравнение с производительностью заводского агрегата, в котором для нагрева воды используются вакуумные трубки, но все же он в состоянии сэкономить изрядную часть семейного бюджета.

Автор статьи Александр Куликов

самодельный воздушный агрегат для дома

Отопление частного дома можно организовать различными способами. Чаще всего это подключение к центральной системе теплоснабжения или установка индивидуальных отопительных приборов, которые нагревают теплоноситель путем сжигания газа, жидкого или твердого топлива. Реже владельцы небольших коттеджей для обогрева используют электрические котлы и различные типы тепловентиляторов, направляя воздушный поток в жилое помещение.

Сегодня существуют альтернативные методы отопления, например, устройства, которые превращают солнечное излучение в тепловую энергию. Солнечные коллекторы для отопления дома достаточно эффективны, полностью экологичны и не требуют особого ухода.

Почему использовать солнечное отопление выгодно

Система отопления от солнечных коллекторов имеет несколько очень значимых достоинств:

  • солнечное тепло бесплатно и им можно пользоваться во всех уголках планеты, несмотря на климатические условия;
  • использование энергии солнца предполагает затраты исключительно на приобретение установки, все остальное время солнечный коллектор работает полностью автономно;
  • конструкция системы автономного отопления с солнечным коллектором достаточно проста, поэтому ее можно даже сделать своими руками.

Важно понимать, что самодельный коллектор и аккумулятор тепловой энергии будет иметь достаточно низкий КПД по сравнению с промышленными образцами, но все равно позволит значительно сэкономить средства на горячем водоснабжении дома.

Самый простой расчет показывает, что коллектора площадью 3 м2 достаточно не только для создания источника горячей воды в небольшом частном доме, но и для его отопления в период межсезонья. Это ощутимо снижает затраты на использование энергоресурсов, а следовательно, и ваш семейный бюджет.

Устройство гелиоустановки

Солнечные коллекторы для отопления и создания горячего водоснабжения дома состоят из следующих компонентов:

  • устройство для нагрева воды или другого теплоносителя;
  • аккумулятор тепловой энергии;
  • контур для перемещения тепловой энергии теплоносителем.

Солнечный коллектор для обустройства отопления представляет собой систему трубок с теплоносителем, в качестве которого выступает воздух, вода, пропилен-гликоль или любая другая незамерзающая жидкость. В качестве аккумулятора тепловой энергии выступает емкость со змеевиком, по которому циркулирует поступивший из коллектора теплоноситель. Тепловой контур служит для объединения устройства нагрева воды, воздуха или антифриза с аккумулятором тепла.

Принцип работы

Солнечная энергия попадает в коллектор, где нагревает теплоноситель, который циркулирует в гелиоустановке. После нагрева он попадает в аккумулятор тепла, где происходит теплообмен между змеевиком и водой. Нагретая вода из аккумулятора поступает в систему отопления или горячего водоснабжения дома.

Циркуляция воды в гелиосистеме происходит самотеком или при помощи циркуляционного насоса (в зависимости от назначения системы и способа установки бака-аккумулятора по отношению к коллектору).

Естественное движение воды или воздуха по контуру обусловлено принципом конвекции, когда после нагрева жидкость стремится вверх от коллектора к аккумулятору тепла.

Если брать в расчет, что гелиосистема будет использоваться только для горячего водоснабжения, то кроме солнечного коллектора и аккумулятора тепла больше ничего не нужно. Если систему планируется использовать для отопления дома, то для прокачки теплоносителя через радиаторы может потребоваться насос.

Типы поглотителей тепла

Современная промышленность освоила производство нескольких типов нагревательных теплообменников для солнечных отопительных систем:

  • воздушный;
  • плоский;
  • вакуумный.

Все они работают по одному принципу, но имеют некоторые конструктивные особенности и разницу в КПД. Для правильного выбора того или иного типа гелиоустановки необходимо знание их особенностей и грамотный расчет. Рассмотрим каждый тип солнечного коллектора более подробно.

Плоский нагревательный теплообменник

Такой тип солнечного коллектора для отопления состоит из плоского, теплоизолированного с трех сторон короба, заполненного адсорбирующим тепло веществом. Внутри этого вещества находится теплообменник из тонкостенных металлических труб, по которому циркулирует вода или пропилен-гликоль.

Конструкция плоского поглотителя солнечной энергии и расчет необходимых его параметров достаточно просты, поэтому именно этот вид «нагревателя», используют для изготовления отопительной гелиосистемы своими руками.

Вакуумный теплообменник

Вакуумный поглотитель тепла состоит из стеклянных труб, внутри которых находятся трубки меньшего диаметра с адсорбентом, аккумулирующим солнечное тепло. Внутри трубок с адсорбентом проложены металлические трубочки, по которым движется теплоноситель.

Между стеклянной трубкой большого диаметра и трубкой с аккумулирующим тепло веществом создан вакуум, который препятствует утечке тепла из адсорбента в атмосферу.

КПД такой установки самый высокий среди всех типов солнечных коллекторов. Исходя из мощности устройства производят расчет его необходимой площади для нагрева теплоносителя.

Воздушный коллектор для обогрева дома

В таком устройстве в качестве теплоносителя используется воздух, циркуляция которого осуществляется как естественным способом, так и при помощи вентилятора. Как правило, воздушный коллектор используют исключительно для обогрева в период межсезонья небольших дачных построек, так как такая конструкция имеет достаточно низкий КПД. Кроме того, для нагрева воды и создания горячего водоснабжения дома эта установка не подходит, поэтому используется нашими соотечественниками крайне редко.

Несмотря на низкую эффективность воздушный поглотитель имеет два достоинства: простую конструкцию и отсутствие теплоносителя (воды), а вместе с ней и коррозии, течей, проблем с замерзанием и пр.

Создание солнечного коллектора своими руками

Для создания плоского поглотителя солнечного тепла потребуется достаточно сложный расчет необходимой площади теплообменника, объема емкости и длины контура. Самостоятельный расчет требует соответствующих знаний, опыта и исходных данных. Для упрощения задачи вам будет представлено три основных типоразмера гелиосистемы:

  • объем аккумуляторного бака в 100-150 л длина трубы теплообменника 7 м, площадь коллектора 2 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 150-300 л длина трубы теплообменника 9 м, площадь коллектора 3 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 200-400 л длина трубы теплообменника 12 м, площадь коллектора 4 м2.

Инструкция по самостоятельной сборке.

Короб

Сделать его можно из фанерного или пластикового листа и деревянных реек, закрепленных по его периметру в качестве бортов.

Теплообменник

Для его изготовления необходимо сварить решетку или согнуть из металлических труб, которые и будут использоваться для нагрева теплоносителя. Готовое изделие закрепить скобами на второй лист пластика или фанеры и окрасить черной матовой краской.

Приклеить утеплитель по всей площади короба.

Сборка

Установить теплообменник в подготовленный короб. Сверху поглотителя установить стекло, предварительно промазав места его соприкосновения с коробом герметиком на основе силикона. Самодельный поглотитель солнечного тепла готов.

Изготовление аккумулятора тепла

Из медной трубы следует сделать змеевик, после чего поместить его в подготовленную емкость, предварительно проделав отверстия для входа и выхода теплоносителя. Вывести через уплотнения из аккумулятора концы теплообменника.

Утепление

Необходимо тщательно утеплить бак-аккумулятор минеральной ватой.

Для сохранности утеплительного слоя закрыть его листом оцинкованного металла, создав своеобразный «чехол».

Монтаж

Следует изготовить опорную конструкцию под аккумулятор тепла и установить рядом с ним готовый солнечный коллектор. После чего все устройства соединить тепловым контуром.

Запуск системы

Для нагрева воды и подачи ее в здание следует заполнить систему антифризом, а аккумулятор тепла водой. Через 20-30 минут вода в баке начнет нагреваться, после чего ее можно использовать для отопления помещения или других нужд.

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома


Есть три варианта использования энергии солнца для отопления – солнечные панели, вакуумные и воздушные коллекторы. Последние существенно отличаются от других не только простотой исполнения, но и особенностями эксплуатации.

Чтобы эффективно использовать воздушный солнечный коллектор для отопления дома, нужно иметь представление о принципе его работы, особенностях монтажа и многом другом.

Конструкция и принцип работы

Солнечный воздушный коллектор представляет собой полый короб, одна из стен которого закрыта стеклом. Внутри установлены трубки, по которым циркулирует воздух. Входное отверстие находится в нижней части, а выходное – в верхней. Как правило, они размещены по диагонали, чтобы обеспечить максимальную эффективность.

Механизм работы устройства прост – воздух находится в изолированном объеме, нагревается от солнечного света и поступает в помещение. В некоторых воздушных солнечных коллекторах есть возможность забора воздуха с улицы, таким образом, они в некотором роде выполняют роль вентиляционной системы.

Виды воздушных коллекторов

Сейчас не существует определенной классификации воздушных солнечных коллекторов, но по некоторым признакам можно их разделить.

Циркуляция воздуха

Подача воздуха в помещение может осуществляться двумя путями – естественно и принудительно.

В первом случае нагретый внутри коллектора воздух поднимается в верхнюю его часть, где находится выходное отверстие, через которое поступает в помещение. Соответственно, через нижнее отверстие из помещения в коллектор поступает холодный воздух.

Во втором случае установлен вентилятор, который принудительно качает воздух через коллектор. Обычно он имеет небольшую мощность, так как быстрая прокачка воздуха приведет к тому, что он не успеет нагреться.

В сущность, если использовать большой по площади воздушный солнечный коллектор для отопления дома, то имеет смысл устроить принудительную циркуляцию. Для небольших коллекторов площадью в несколько квадратных метров достаточно будет естественной конвекции.

Важно

При принудительной циркуляции есть два минуса. Вы можете забыть отключить вентилятор на ночь. Решить проблему можно двумя способами:

  1. Установить реле с таймером;
  2. Установить датчик света и подключить его к реле.

Вторая негативная особенность такого воздушного солнечного коллектора с принудительной циркуляцией – зависимость от температуры. Такие панели обычно делают из обычного стекла без отражающих напылений. Они отдают часть тепла за счет ИК-излучения. Если вентилятор будет работать постоянно, это увеличит отток тепловой энергии.

Вид контура

Есть два вида контура, в котором нагревается воздух – замкнутый и незамкнутый. В первом случае внутри корпуса проложены трубки, по которым циркулирует воздух, не смешивающийся с тем, что находится в пространстве коллектора. Во втором случае внутри короба уложены трубки, которые не сообщаются между собой.

Так выглядит внутри воздушный коллектор с незамкнутым контуром.

В первом варианте воздух циркулирует быстрее, чем во втором. Поэтому он дает больший эффект, когда на коллектор попадает много света. Во втором варианте трубки не играют большой роли для нагрева, они лишь задают направление конвекции воздуха.

Эффективность

Многие задаются вопросом – насколько эффективно можно использовать воздушный солнечный коллектор для отопления дома и сколько от него можно получить тепла? Увы, одного ответа на этот вопрос нет. Производительность коллектора зависит от многих факторов, а именно:

  • Утепление корпуса коллектора;
  • Свойства стекла;
  • Внутреннее строение;
  • Ориентация по сторонам света;
  • Наклон по горизонтали.

Корпус воздушного солнечного коллектора должен быть утеплен не только по сторонам, но и с тыльной стороны – так он не будет охлаждаться от стены, если прикреплен к ней. Все швы и соединения должны быть герметичными.

Для лучшей теплоизоляции стоит использовать двойное остекление, а для работы при температурах ниже -25 – тройное. Сейчас есть стекла с покрытием, которое не выпускает инфракрасное излучение. Они помогают сохранить до 50% тепла, что намного повысит температуру воздуха. Для этих целей подойдет и специальная пленка, которая клеится на стекло.

Каких-то точных расчетов и замеров никто не проводил, поэтому количество тепла, которое можно получить от воздушного коллектора, нельзя выразить в цифрах. Но практика показывает, что в холодную безоблачную погоду он может прогреть воздух до +70 градусов.

В солнечную погоду и при отрицательной температуре можно обеспечить воздушным солнечным коллектором отопление гаража, теплицы, производственного помещения. Если он и не сможет перекрыть нужды в обогреве, то частично их компенсирует.

Как правильно использовать воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Для лучшего КПД плоскость солнечного коллектора должна быть направлена максимально перпендикулярно солнечным лучам. Поэтому он должен быть ориентирован строго на юг – так можно получить больше всего солнечного света в полдень. Солнце не стоит на месте, поэтому небольшие отклонения от направления не сильно повлияют на эффективность работы воздушного солнечного коллектора.

Угол наклона по вертикали зависит от того, в какое время года вы хотите его использовать. Отклонение от вертикали должно составлять половину от максимальной высоты солнца над горизонтом в это время. Высота солнца над горизонтом зависит от широты, рассчитать ее можно с помощью этого онлайн-калькулятора: //planetcalc.ru/320.

Этот солнечный коллектор сориентирован на юг и стоит под таким углом, чтобы обеспечить максимум тепла.

Если вы постоянно живете в доме, то надо чтобы коллектор работал зимой, а если он установлен на даче и вы редко туда приезжаете в морозы, то коллектор с максимальной эффективностью должен работать весной и летом.

Важно помнить, что воздушный солнечный коллектор не может стать единственным источником тепла. Он эффективен только в светлое время суток и в безоблачную погоду. В темное время он наоборот, отдает тепло, а не поглощает. Поэтому на ночь и в облачную погоду его стоит отключать – перекрывать циркуляцию воздуха.

Можно использовать воздушный солнечный коллектор для отопления дома, а можно – для охлаждения. Если летом в помещении жарко, достаточно на ночь открывать циркуляцию и коллектор будет остужать его. Воздух будет проходить в него сверху, отдавать тепло и через нижнее отверстие возвращаться в помещение. Если используется вентилятор, то его надо включать в обратном направлении.

Вообще, использование воздушных солнечных коллекторов для отопления дома – не так целесообразно с точки зрения эфективности. Их лучше рассматривать в качестве дополнительного источника тепла. Более целесообразно отапливать дом вакуумными солнечными коллекторами, но их стоимость существенно выше.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

как сделать гелиосистему своими руками

Цены на энергоносители постоянно растут, а потому люди все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Тем более что сегодня отопление – это чуть ли не самая большая статья расходов наших граждан. А потому и неудивительно, что все хотят найти едва ли не бесплатный источник энергии. И первое, что приходит на ум – это, конечно, энергия солнца. Более того, использовать ее в практических целях вполне реально; и не только в Крыму или в Ташкенте. А оборудование для этого стоит даже дешевле, чем мощные тепловые насосы. О том, как можно использовать энергию солнца, мы и поговорим в этой статье.

Солнечный коллектор

Плюсы и минусы гелиосистем для отопления

В настоящее время реально можно рассматривать пока только две схемы использования энергии нашего светила:

  1. солнечные батареи, которые вырабатывают электрический ток. Причем кроме отопления их можно использовать для энергоснабжения любых бытовых приборов;
  2. солнечные коллекторы – специальные устройства, в которые нагревается теплоноситель и напрямую подается в отопительную систему. Естественно, что если в качестве последнего используется вода, то ее нагревать можно и для бытовых нужд.

У обоих вариантов есть свои особенности. Кроме того, какой бы вариант обогрева при помощи энергии солнца вы не выбрали, ни в коем случае не стоит отказываться от уже имеющегося отопления. Конечно, солнце никуда не денется, однако самое практичное решение – это все же комбинированная система. Например, когда солнечной энергии вполне достаточно для обогрева здания, другой источник тепла можно просто отключать.

Так, вы будете жить в комфортных условиях круглый год, и одновременно обезопасите себя на случай различных поломок и прочих неприятностей. Но если дом только строиться, и у вас нет желания или возможности делать сразу две системы отопления, то обогрев солнцем должен быть спроектирован так, чтобы он имел двукратный запас прочности. Только так отопление дома с помощью солнечных коллекторов вас не подведет.

Схемы солнечных коллекторов

Солнечный коллектор для отопления: достоинства

  1. Это экологически чистый и абсолютно безопасный источник энергии;
  2. значительно снижаются затраты не только на отопление, но и на ГВС;
  3. вне зависимости от экономической ситуации в стране, кризиса и скачков цен, солнце будет светить всегда;
  4. оплачивать солнечную энергию не нужно, если, конечно, наше государство не обложит какими-нибудь налогами счастливых обладателей гелиоустановок.

Однако солнечное отопление частного дома имеет и некоторые недостатки, например:

  1. вы станете зависеть от погоды и метеоусловий в определенном регионе;
  2. лучше всего для снижения рисков иметь параллельную систему отопления. Но многие производители гелиоустановок сразу предусматривают такую возможность. Либо производители газовых котлов, например, в Европе проектируют свои устройства так, чтобы они могли работать вместе с солнечным отоплением. Однако даже если в действующем оборудовании у вас такой возможности и не предусмотрено, можно установить специальный контролер для согласованной работы двух схем;
  3. значительные финансовые вложения на начальном этапе;
  4. необходимость регулярного обслуживания – панели и трубки надо очищать от пыли и налипшего мусора;
  5. отдельные модели солнечных коллекторов для отопления дома плохо работают либо вообще не функционируют при очень низких температура. А потому перед сильными морозами теплоноситель приходится сливать. Но относится это далеко не ко всем моделям, и не ко всем видам теплоносителя.

Далее мы более подробно расскажем о наиболее популярных солнечных системах отопления частного дома.

Гелиосистемы для отопления: коллекторы

Как правило, если говорят про солнечные системы отопления, то имеют в виду именно гелиоколлекторы. В таких установках солнечное тепло нагревает теплоноситель (жидкость), которая потом используется для отопления и ГВС. Особенность их работы заключается в том, что подобные водонагреватели дают температуру не более плюс 60 градусов по Цельсию, причем наибольшая эффективность на выходе получается при температуре всего плюс 35.

А потому такие системы обогрева солнечной энергией специалисты рекомендуют использовать с теплыми водяными полами. Но если расставаться с имеющимися радиаторами отопления не хочется, как и тратится на теплые полы, то придется увеличить количество секций батарей примерно вдвое, иначе в доме будет холодно.

В настоящее время наиболее востребованы две модификации таких коллекторов:

  • трубчатые;
  • плоские.

Причем в каждой из этих групп есть и свои вариации, однако принцип работы у всех схож – по трубкам проходит теплоноситель и нагревается от солнца. Но сами по себе конструкции могут быть самые разные.

Плоские солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения

Такие гелиоустановки имеют наиболее простую конструкцию, и именно их имеют в виду, когда говорят про солнечное отопление своими руками. В принципе самодельный солнечный коллектор можно сделать из прозрачной трубки, свернутой кольцами, а среди дачников популярен солнечный коллектор из старого радиатора.

Как правило, на металлической раме закрепляют дно, на которое укладывают теплоизоляцию, уменьшающую потери энергии. Затем идет слой специального материала – адсорбера, хорошо поглощающего солнечное излучение и преобразующего его в тепло. А уже на адсорбере закрепляют трубки, по которым и циркулирует теплоноситель. Сверху вся конструкции должна быть закрыта особой прозрачной крышкой, изготавливаемой из закаленного стекла либо специального пластика, например, поликарбоната. Кроме того, нередко материал крышки еще и предварительно обрабатывают, чтобы он был чуть матовым и не гладким. Конечно, такое устройство для дома своими руками непросто будет сделать.

Принцип работы солнечного коллектора

Трубки обычно укладывают змейкой, и в коллекторе имеется 2 отверстия – выпускное и впускное. Как правило, для нормального теплообмена в схему включают и циркуляционный насос, но возможен и самотечный вариант, хотя это заметно снизит эффективность системы – ее вряд ли хватит даже на теплый пол, не то что на батареи.

А вот правильная заводская гелиоустановка имеет коэффициент полезного действия на уровне 72-75 процентов. Однако всегда есть минусы:

  • при ветре возможны большие потери тепла;
  • система плохо работает в пасмурную погоду и вообще не функционирует ночью;
  • если какая-то деталь выходит из строя, то часто приходится менять всю панель.

Трубчатые коллекторы для отопительных систем

В таких устройствах по трубкам также циркулирует теплоноситель, однако каждая из трубок еще и вставлена в другую. А все вместе они соединяются в особую конструкцию – манифолд или гребенку. Современные трубчатые коллекторы выпускаются двух видов – перьевые и коаксиальные. Последние представляют собой трубу в трубе, они вложены друг в друга, и края их запаяны. А из пространства между трубками выкачан воздух.

В перьевых трубках вставляется еще и специальная адсорберная пластинка, напоминающая по структуре перо – для повышения теплоотдачи.

Воздушные коллекторы

Устанавливаются для обогрева частных домовладений и воздушные солнечные коллекторы. Такие установки обычно используются для воздушного отопления зданий. По своей конструкции они сильно напоминают описанные выше системы, однако по трубкам здесь циркулирует не жидкость, а воздух. Кстати, нередко такой обогрев совмещают с вентиляцией.

Устройство воздушного солнечного коллектора

Какой вариант выбрать

Мощность такого обогрева в Кв в каждом конкретном случае может рассчитать только специалист. Однако есть несколько нюансов, о которых важно знать каждому. Так, воздушные коллекторы будут эффективными, только если полностью покрыть ими южную сторону строения. Если вы проживаете в южном регионе, то самый оптимальный вариант – это плоский коллектор. Можно даже обустроить отопление теплицы солнечным коллектором этого типа. А вот в регионах с более суровым климатом лучше всего использовать трубчатые коллекторы. А если устройство еще и с системой Heat-pipe, то тепло будет не только в пасмурную погоду, но и ночью. Такие системы не боятся ни проветривания, ни суровых морозов.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка…

Самодельный солнечный коллектор своими руками (водяное отопление) | Своими руками

Принимаем энергию солнца …


Изначально собран приемный коллектор-коллектор (см. Рис. 1 на стр. 14, поз. 1, фото 1). Основа — охлаждающая решетка от старого холодильника. Прикрепите его к подходящему куску ДВП, наклеив на него светоотражающую пленку.

По периметру заготовки был построен каркас из алюминиевого профиля (рис.2). Он закрепил на нем стеклянные зажимы (маленькие уголки).

Вставил между защелками выступом профиля и закрыл боковой планкой. В корпусе просверлены отверстия, через которые выведены переходники для дальнейшего подключения. Места фитингов стекла и профиля обработаны силиконовым герметиком (коллектор работает как термос).

Коллектор расположен с южной стороны дома под углом 45 град к стене.


Читайте также: Солнечные батареи (коллекторы, гелиосистемы) для нагрева воды в частном доме


… и греть воду


Медную трубку d 8 мм и длиной 2 м мастер намотал на трубу d 8 см, получив таким образом теплообменник (рисунок 1.2; фото 3). В качестве емкости, в которой прибор нагревает воду, используется бытовой водонагреватель (бойлер) объемом 100 л (рис 1.3).

Открутив крепежные гайки, достал из нее электрозапал. По размеру из латуни была вырезана латунная гильза (рис. 1.4). Продел в него концы спирали теплообменника, аккуратно разобрал соединение и закрепил в корпусе котла.

На обратном пути потока воды от теплообменника к коллектору через тройник подключен расширительный бак (рисунок 1.5). Ниже расположен насос (рисунок 1.6). Использовали помпу обратного осмоса производительностью 1 л / м (100 Вт, до 7 Атм.

Насос снабдили термостатом, который без надобности отключает его при температуре ниже 30 градусов — в темное время суток или при длительной ненастной погоде.

Чтобы зимой исключить замерзание, залил систему пропиленгликолем, смешав его с водой в пропорции 8: 2.Смесь, нагреваясь в коллекторе, поступает в «солнечный» котел и нагревает холодную воду через теплообменник.

Два режима работы самодельного солнечного коллектора

Металлопластиковые трубы через штуцеры вели холодную воду в котел, работающий от коллектора, и подключили его к электрокотлу (рис. 1.7) через выключатель (рис. 1.8, фото 2). собраны из отводов и уголков.

Задача переключателя — подавать воду через «солнечный» котел (где она нагревается солнцем) в электрокотел — здесь в теплое время года она нагревается до нужной температуры.

В результате вода поступает в электрокотел, нагретый до 50-60 градусов, что значительно экономит электроэнергию при дальнейшем нагреве.

На зиму воду из «солнечного» котла сливает Владимир, и выключатель сразу отправляет холодную воду в электрокотел.

И хотя в это время система работает неэффективно, остальные 9 месяцев в году показания электросчетчика обнадеживают.

Важно!

Автомобильный антифриз содержит ядовитый этиленгликоль, его нельзя использовать для коллектора в многоквартирном доме!

Соединение коллектора с теплообменником было заизолировано мастером во избежание потерь тепла фольгированным утеплителем толщиной 6-8 мм: разрезано полосами и закреплено сантехнической лентой.

Примечание

При выборе расширительного бачка учтите, что коэффициент объемного расширения антифриза отличается от водяного и в зависимости от повышения температуры может увеличиваться на 20%. Следовательно, размер этого резервуара должен составлять 15% от общего объема системы.


Ссылка по теме: Солнечные батареи своими руками для частного дома.


Солнечный коллектор для нагрева воды — чертеж


Самодельный солнечный коллектор своими руками — фото


Автор: Виктор Комзолов, фото автора

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРОВ, ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВЫЕ.БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»


Подписывайтесь на обновления в наших группах и делитесь.

Давай дружить!

Постройте недорогую солнечную систему отопления — DIY

Вы можете построить недорогую солнечную систему отопления, которая стоит всего 30 долларов из своего кармана.

См. Схемы системы солнечного отопления в галерее изображений.

«Для супер-простой и супер-недорогой системы солнечного отопления, которая действительно работает, — говорят Дон Р. и Джордж Уотерман из Спрингфилда, штат Миссури, — вам нужно следовать только четырем правилам. Первое — глазурь с помощью недорогого пластика. пленка вместо стекла или оргстекла … во-вторых, используйте существующую южную стену здания для задней части вашего коллектора … в-третьих, забудьте о попытках сохранить тепло, которое вы собираете … и, в-четвертых, убирайтесь! »

Если вы действительно хотите, чтобы солнечная энергия работала на вас прямо сейчас, с минимальными вложениями денежных средств, вы можете это сделать.Я знаю, потому что прошлой зимой мой отец, Джордж Уотерман, и я поставили изолированную мастерскую 30 на 40 почти всем теплом, необходимым для поддержания комфорта внутри здания в течение почти нулевых дней. . . и мы сделали это с помощью установки солнечного отопления, которая обошлась нам в общей сложности всего в 30 долларов.

Мы достигли этого подвига, открыв четырехкратный секрет недорогой конструкции: [1] Мы застеклили наш солнечный коллектор размером 8 на 30 футов недорогой пластиковой пленкой вместо стекла или оргстекла [2], мы использовали существующий юг нашей мастерской. — облицовочная стена для задней части коллектора, [3] мы не встраивали теплоаккумулятор в нашу конструкцию, и [4] мы использовали большое количество материала, который использовался для солнечной системы отопления.

Во многом благодаря четырем пунктам, перечисленным выше, наш обогреватель, работающий на солнечной энергии, также был довольно прост по конструкции и очень быстро стал единым целым. Мы установили всю систему, потратив всего лишь около недели работы (из-за плохой погоды она растянулась почти на две недели). Сравните наши общие временные и денежные вложения с 1500, 2000 или более долларами, которые стоили бы эти 240 квадратных футов промышленных коллекторов (конечно, до установки и до того, как прибавить еще одну нелепую цифру для воздуходувок, воздуховодов и т. Д.). . . и я думаю, вы согласитесь, что наши первоначальные вложения были вполне разумными.

Также вы можете подумать, что обслуживание (которое в основном должно включать замену двойного слоя пластиковой пленки нашего коллектора) не будет постоянными расходами. Мы рассчитываем менять нашу пленку не чаще, чем раз в два года (она уже пережила одну зиму и выглядит неплохо для другой). Но даже если нам придется менять оба слоя пластика каждый год, это довольно недорого (рулон полиэтилена толщиной 6 мил и размером 8 футов на 100 футов обошелся нам всего в 17 долларов).При такой цене потребуется 34,5 года ежегодной замены, чтобы добавить к стоимости (400 долларов) одного оригинального двойного набора крышек для стеклянных коллекторов. . . и 69 лет ежегодной замены, чтобы равняться стоимости (800 долларов США) двойного остекления из оргстекла. Мы думаем, что компромисс работает в нашу пользу.

Как мы обрамили и покрасили нашу солнечную отопительную систему

Мы начали наш коллектор с того, что очертили его площадь 8 футов на 30 футов с четырьмя 15 футов длиной и двумя 7 футов 9 дюймов длиной 2 на 4.(Так как наш пластик был всего восемь футов шириной, мы использовали стойки 7 футов 9 дюймов на концах блока, которые, когда они были закрыты сверху и снизу на 1 1/2 дюйма толщиной «2 на 4», в сумме составляли ровно восемь пластиковых Эти 2 на 4 можно было просто прибить ногой (по краю) к южной стене магазина, но мы нашли время, чтобы установить их более изощренным (и мы думаем лучше) способом. Что мы сделали, так это сначала прибили полоски пиломатериала размером 3/4 на 2 1/2 дюйма к краям 2 на 4 (см. Деталь, которую я набросал на схемах в галерее изображений).Поскольку так называемые 2 на 4, продаваемые сегодня, на самом деле имеют размеры всего 1 1/2 дюйма на 3 1/2 дюйма, это означает, что полоски образовывали выступ размером 3/4 дюйма в глубину и шириной в один дюйм полностью вокруг 8 футов. на 30 футов окружности рамы коллектора. И это сделало ужасно простым прикрепление рамы (прямо через выступ) к стене магазина с помощью шурупов.

Мы сделали уплотнение между рамой 2 на 4 и сайдингом с пазом и пазом на стене мастерской как можно воздухонепроницаемым, набив небольшое количество стекловолоконной изоляции и старого картона в каждую трещину, которую мы могли найти.Хорошая полоса герметика, полностью покрывающая внешнюю часть стыка коллектора и стены, завершила эту часть работы.

Как только мы обрамили наш коллектор, мы прорезали три отверстия в той части стены магазина, которая была ограничена рамой: по одному в центре вверху и по одному в нижних углах. Эти отверстия, конечно же, были сделаны таким образом, чтобы холодный воздух из цеха мог поступать в коллектор (через два нижних отверстия), где он нагревался, прежде чем выходить обратно в цех (через верхнее центральное отверстие) для обогрева здания.

Размер верхнего отверстия определялся размерами кожуха вокруг воздухозаборника воздуходувки, которую мы позже установили внутри магазина и над проемом. (См. Раздел «ВОЗДУХОДУВКА» этой статьи для получения более подробной информации об этой части нашей установки.) Однако два отверстия для впуска холодного воздуха были в значительной степени рассчитаны наугад.

Что бы вы предпочли? Пропустите через коллектор немного воздуха и сильно его нагрейте. . . или позволить большому количеству воздуха проходить и нагреваться только умеренно? Размер ваших воздухозаборников может так или иначе решить этот вопрос.В целом, однако, лучше делать эти отверстия слишком большими, чем слишком маленькими. . . поскольку сильно ограниченный воздухозаборник приведет к «голоданию» воздуходувки в верхнем отверстии, заставит его работать чрезмерно и, таким образом, ускорит его износ. Вы также обнаружите, что больший объем воздуха, свободно циркулирующий через коллектор, а затем обратно в обогреваемую область, окупается (особенно в больших зданиях) более равномерной температурой во всем отапливаемом пространстве.

42 усеченных треугольника (треугольники с отрезанным концом), которые мы использовали в качестве прокладок внутри коллектора, были вырезаны из оставшихся двух футов длиной 2 на 12, которые мы бесплатно подобрали на местном лесном складе.

Если бы мы не добавили выступ толщиной 3/4 дюйма к раме нашего коллектора, эти усеченные треугольники были бы вырезаны высотой 2 3/4 дюйма. Так как мы добавили губу к раме, мы сделали треугольники высотой 3 1/2 дюйма. (Вся идея, конечно же, состоит в том, чтобы разрезать эти распорки так, чтобы, когда они заканчивались полосами толщиной 3/4 дюйма, составляющими обрамление для передней части коллектора … внешние [передние] поверхности полос будут выходить заподлицо с внешними [передними] поверхностями 2 на 4, которые образуют периметр коллектора.)


Я также должен указать (независимо от того, какую высоту вы используете при создании одного из этих коллекторов), что вам действительно не нужно делать блоки в форме усеченных треугольников. «Ушки» на таких треугольниках ужасно удобны, когда дело касается их прибивания или прикручивания к стене. . . но квадратные прямоугольные блоки длиной около 31 фута и высотой 2 3/4 или 3 1/2 дюйма будут работать так же хорошо, если вы не против пригвоздить их к месту.

Промежуточные элементы в виде усеченных треугольников были поставлены шипами в три равномерно расположенных горизонтальных ряда так, чтобы они находились на расстоянии двух футов друг от друга, от центра к центру, как по горизонтали, так и по вертикали.Когда они были на месте, мы нанесли хороший толстый слой черной морилки на треугольники, всю площадь стены, ограниченную основной рамой коллектора, а также внутреннюю и внешнюю поверхности самой рамки. (Как вы знаете, темные цвета — особенно черный — имеют тенденцию поглощать солнечное тепло, тогда как более светлые цвета отражают солнечные лучи… и мы хотели, чтобы наш солнечный коллектор поглощал их.)

Это хорошее место, чтобы упомянуть, что вы не должны покрывать внутреннюю часть одного из этих коллекторов краской, содержащей свинец или любое другое токсичное соединение.Относительно высокие температуры, иногда возникающие внутри устройства, могут выделять вредные элементы в виде газов, которые затем смешиваются с воздухом, проходящим через коллектор, и извергаются в жилую или рабочую зону, которую нагревает солнечная установка. Даже морилка, которую мы использовали, издавала довольно неприятный (хотя и безвредный) запах в течение первых нескольких недель работы нашего солнечного обогревателя. И это было достаточно плохо. Так что прислушайтесь к совету того, кто знает: окрашивайте внутреннюю часть вашего коллектора только высокотемпературной плоской черной краской или морилкой, которая не содержит абсолютно никаких токсичных соединений и которая — если это вообще возможно — не будет издавать запаха при нагревании до такой степени. как 200 градусов по Фаренгейту или больше на солнце.

Воздуходувка солнечного коллектора

После того, как вы обрамите и покрасите внутреннюю часть коллектора — и до того, как вы добавите облицовочные полосы и пластиковую пленку на его переднюю часть — вы, вероятно, сочтете удобным установить вентилятор на выпускном (верхнем) отверстии вашего обогревателя. (Хотя этот нагнетатель устанавливается внутри магазина или помещения, которое необходимо отапливать, а не внутри самого коллектора, вам вполне может оказаться удобным поставить вентилятор на место, когда один мужчина или женщина будут работать внутри, а второй — снаружи. здание.Конечно, после того, как пластиковая пленка будет на месте, это будет невозможно.)

Мы вытащили воздуходувку из старой, неиспользованной газовой печи, которая пылялась в подвале моего отца. Вентилятор «беличья клетка» был идеальным (как и должно быть, поскольку он был предназначен именно для такой работы) для распределения теплого воздуха по площади 30 на 40 футов, которую мы хотели обогреть.

Если у вас под рукой не оказалось старого воздуходувки, как у нас, поспрашивайте в местных отделах продаж и снабжения печей.На каждый новый блок центрального отопления, который входит в уже построенный дом, обычно выходит старый. Фактически, один дилер сказал моему отцу, что он иногда накапливает столько замененных печей, что ему приходится вывозить их — замки, инвентарь и воздуходувки — на свалку. Вот почему он всегда рад удалить некоторых фанатов и продать их за определенную плату. Его цена? Обычно около 3 долларов за вентилятор с работающим мотором. . . хотя мы отговорили его от четырех фанатов с моторами и двух без них, на общую сумму восемь баксов.Поторгуйтесь немного.

И если в результате торга не получится найти пару-тройку настоящих воздуходувок, вы всегда можете использовать вместо них старый оконный вентилятор. Конечно, такой вентилятор, вероятно, займет больше места, чем один из компактных воздуходувок для беличьей клетки, и вы скорее всего, придется проделать в стене отверстие побольше, чтобы обеспечить надлежащую передачу воздуха. Но это ни здесь, ни там. Важно помнить, что у вас есть большая свобода действий, когда дело доходит до уборки воздуходувка для этой солнечной системы отопления.Почти все, что вытягивает горячий воздух из коллектора и толкает его в нужную вам область, вероятно, будет в порядке.

И вот еще одна возможность: если вы думаете о добавлении одной из этих солнечных систем отопления в кабину или другое здание, которое оказывается где-то за пределами линий электропередач. . . что ж, это можно сделать. Достаньте 12-вольтовый вентилятор автомобильного обогревателя и несколько батареек из старых машин, и вы в деле. Особенно, если у вас есть водяное колесо или ветряное растение «на задворках», чтобы поддерживать заряд аккумуляторов!

Мы построили корпус для нашего воздуходувки для беличьей клетки из оцинкованных кусков фанеры и листового металла.. . и мы не вложили в дизайн много научных исследований. Мы просто позаботились о том, чтобы отверстие в стене, через которое вентилятор забирал теплый воздух из коллектора, было как минимум такого же размера, как выходное отверстие воздуходувки. Затем мы установили вентилятор над этим отверстием и поместили его в коробку. Прямоугольное отверстие, которое точно подходило к выхлопу воздуходувки, было оставлено на стороне корпуса, обращенной в магазин.

Сначала, поскольку все мы знаем, что горячий воздух имеет тенденцию подниматься, мы поместили комплект жалюзи в это выпускное отверстие на корпусе и расположили направляющие потока так, чтобы они направляли поток горячего воздуха вниз к полу.Однако это не сработало, потому что бетон, находящийся непосредственно под воздуходувкой, имел тенденцию впитывать большую часть тепла, а то, что осталось от циркуляции воздуха, казалось, никогда не могло пройти мимо различных скамеек, оборудования и других объектов в помещении. магазин на другой стороне здания. Итак, мы вынули жалюзи и сразу заметили, что температура во всем цехе размером 30 на 40 футов стала намного более равномерной.

При свертывании воздуходувки помните, что работа не будет завершена, пока вы не установите сетку фильтра печи на каждое из впускных отверстий для холодного воздуха в нижних углах коллектора.Вы не хотите, чтобы грязь, опилки и другой мелкий мусор попадали в коллектор, цеплялись за его пластиковую крышку и тем самым уменьшали количество солнечного света (тепловую энергию), которое поглощает устройство. По той же причине рекомендуется обрамить все три отверстия в стене. . . чтобы пыль, частицы изоляции и т. д., которые могут находиться внутри перегородки, не попали в коллектор.

Лента для солнечных коллекторов и пластиковая пленка

На передней части нашего коллектора имеется примерно 500 погонных футов 3/4 дюйма на 1 дюйм или 1 1/2 дюйма, и мы вытащили их все из старых пиломатериалов для бокса.Можно получить четыре или пять отрезков этих полос даже из разделенных досок, которые практически бесполезны для каких-либо других целей. Помните также, что многие из этих облицовочных элементов могут быть короче двух футов в длину и при этом работать.

Прибейте самые длинные полоски к вершинам треугольников так, чтобы вы образовали три горизонтальных ряда, которые простираются на всю длину коллектора. Затем отрежьте короткие кусочки, которые помещаются между горизонтальными рядами, чтобы получились вертикальные ряды зачистки. Когда вы закончите, у вас будет очень аккуратная сетка из двухфутовых квадратов, полностью покрывающих лицевую сторону всей единицы размером 8 на 30 футов.Эта сетка (которую вы, вероятно, захотите покрасить) обеспечит отличную поддержку пластиковой пленки, которую вы собираетесь нанести, и предотвратит натяжение гибкого покрытия на заднюю часть коллектора, когда нагнетатель солнечной системы отопления втягивает воздух. от агрегата.

Перед покупкой осмотрите и обратите внимание на различные пластиковые покрытия, доступные в вашем районе. В целом, чем четче покрытие вашего коллектора, тем лучше будет работать агрегат. . . и вы найдете значительный диапазон прозрачности даже в самых дешевых пластиковых пленках.Лента толщиной в четыре или шесть милов подойдет. . . но шестимиловый (хотя он пропускает немного меньше света) несколько более прочен и, следовательно, предпочтительнее. Мы накрыли наш коллектор шестимиллиметровым полиэтиленом, который мы купили в рулоне размером 8 на 100 футов (за 17 долларов) у Sears.

Перед тем, как приступить к нанесению полиэтиленовой пленки (особенно, если вы работаете в холодную погоду), убедитесь, что она нагрелась как минимум до комнатной температуры. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что невозможно растянуть покрытие достаточно сильно, чтобы компенсировать расширение пластика, когда коллектор начнет нагреваться.И это нехорошо. Неплотное покрытие из гибких дисков не только плохо выглядит, но и изнашивается намного быстрее, чем натянутое.

Мы прикрепили наш пластик несколькими скобами, чтобы удерживать его на месте, пока мы не сможем закрепить его каждые два фута с предварительно просверленными вертикальными деревянными полосками толщиной 3/4 дюйма, шириной 1 дюйм и длиной 8 футов. Эти полоски крепились саморезами. . . которые мы считаем почти необходимыми для последующей простой замены пластикового покрытия.

Второй слой пленки был нанесен прямо поверх полос, удерживающих первый (что, конечно, автоматически создавало изолирующее воздушное пространство толщиной 3/4 дюйма).Это второе пластиковое покрытие также было натянуто максимально плотно и закреплено полосами и шурупами. Однако на этот раз вертикальные полосы были разнесены на четыре фута друг от друга.

Солнечное отопление: одинарное или двойное остекление и другие сюрпризы

Мы задались вопросом, насколько лучше наш коллектор будет работать с двумя слоями пластика на лицевой стороне вместо одного. Таким образом, мы эксплуатировали солнечную систему отопления с ее коллектором, закрытым одним листом пленки, около недели, прежде чем мы применили второй.Как ни удивительно, «двойное остекление» из пластика подняло температуру внутри коллектора всего примерно на десять градусов. . . что было не так сильно, как мы ожидали. Однако во время испытания однослойного слоя ветер был относительно слабым (хотя было довольно холодно: от 5 до 10 градусов выше нуля), и это, несомненно, имело некоторую разницу. Одиночный лист почти наверняка потеряет гораздо больше тепла в ветреные дни, чем двойной слой пленки.

Мы также были удивлены, узнав, что температура внутри нашего коллектора напрямую не отражает разницу в температуре наружного воздуха.В середине зимы, с выключенным вентилятором, казалось, не имело большого значения, температура на улице пять или 40 градусов выше нуля. Температура внутри коллектора с двойным остеклением обычно достигала 140 градусов примерно к 10:00, поднималась до 150 или 160 где-то между 11:30 и 13:30, а затем упала до 140 к 16:00. При работающей воздуходувке все эти цифры упали примерно на 30 градусов по всей доске. (Помните также, что наш коллекционер находится в Спрингфилде, штат Миссури.Показания будут несколько отличаться для любого построенного вами юнита, если вы живете на другой широте, в вашем районе более или менее облачность и т. Д.)

Таким образом, из наших наблюдений мы пришли к выводу, что температура наружного воздуха практически не влияет на работу нашего вертикально установленного коллектора. Однако угол наклона солнца имеет большое значение для выходной мощности устройства. . . и, что довольно интересно, эти вариации результатов работают исключительно в наших интересах.

То есть: в самые холодные месяцы зимы (температура наружного воздуха от 5 до 40 градусов по Фаренгейту), когда солнце находится ниже всего в небе, наш коллектор, как мы уже заявляли, достигает максимальной внутренней температуры (вентилятор выключен) от 150 до 160 градусов. Однако в мае (температура наружного воздуха 80 градусов), когда солнце намного выше в небе, коллектор прогревается внутри (вентилятор выключен) всего примерно до 120 градусов!

Вертикально установленный коллектор работает именно так, как нам всем хотелось бы, чтобы работала ловушка для солнечной энергии.Зимой он улавливает много солнечных лучей (именно тогда, когда мы этого хотим), и поглощает их все меньше по мере того, как Оле-Соль поднимается выше в небо и согревается погода (это именно то время, когда мы этого не делаем). хотите, чтобы солнечная или любая другая система отопления вообще работала хорошо).

Солнечный коллектор: итоги

Несмотря на наш энтузиазм по поводу солнечной системы отопления, мы добавили. Говоря о мастерской моего отца, мы хотим быть до боли честными и сказать, что наш коллектор размером 8 на 30 футов оказался немного слишком маленьким, чтобы полностью нагреть все здание 30 на 40 футов так, как нам хотелось бы.Однако, если бы изолированную конструкцию повернули в другую сторону (так, чтобы одна из ее 40-футовых сторон была обращена на юг), солнечный обогреватель, вероятно, был бы достаточно большим, чтобы обеспечивать все тепло, которое мы когда-либо хотели, почти в любой зимний день. что мы будем работать в магазине.

Это не означает, что солнечная печь не дает положительных результатов. Безусловно, это так. Без дополнительного обогрева система с питанием от солнца будет поддерживать в мастерской очень комфортную температуру не менее пяти часов в день.. . с 1:00 дня до 6:00 вечера. И если небольшую пропановую горелку включить на 45 минут всего один раз примерно в полдень, чтобы нагреть магазин до 55 или 60 градусов, солнечная система отопления будет поддерживать эту температуру в течение всего остального дня. . . максимальная температура 70 градусов около 4:30 дня. (Изоляция здания затем предотвращает падение температуры внутри магазина ниже 35 или 40 градусов в течение следующей ночи. Более низкий показатель нас не беспокоит, поскольку мы используем магазин только днем.)

Мы считаем, что это неплохая производительность при общей стоимости установки 30 долларов. На самом деле, все равно было бы чертовски хорошо работать, если бы мы купили все новое и потратили, возможно, 100 долларов на систему солнечного отопления. Суть в том, что за очень небольшие денежные затраты мы отбираем значительное количество солнечной энергии для использования в нашей семейной мастерской.

В таком случае я хотел бы задать вам следующий вопрос: уверены ли вы, что у вас нет мастерской, игровой комнаты или другого закрытого помещения, которое вам нужно отапливать только в течение дня.. . для чего эта очень простая, недорогая, солнечная система без накопителя, которая может быть в значительной степени сконструирована из разборных материалов, не была бы идеальной?

Как только она заработает, все, что вам нужно сделать, чтобы эта солнечная печь работала годами, — это [A] подать на воздуходувку небольшое количество электричества, а [B] заменять этот пластик каждые два года. Это довольно недорогой способ согреться в наши дни!

Автоматический контроллер для вашей активной солнечной системы отопления

Некоторое устройство, которое автоматически включает и выключает вентилятор, используемый в соответствующей солнечной системе отопления, — это удобная вещь.Он может гарантировать, что ваш магазин, комната или что-то еще получит от своего коллектора полную дозу тепла в солнечные дни (но не в ночное время или в пасмурные дни).

Возможно, самый простой способ управлять воздуходувкой — это использовать один из доступных на рынке недорогих автоматических таймеров. Просто оцените наиболее эффективный период работы вентилятора (скажем, с 10:00 до 17:00) и установите таймер, чтобы он работал в течение этого времени. Единственная проблема с этой настройкой, конечно же, заключается в том, что она «слепа» к любым внешним изменениям, которые могут иметь место и которые могут повлиять на работу воздуходувки.Если небо сильно затянуто облаками, например, когда таймер тупо включает вентилятор. . . вентилятор так же тупо будет сидеть семь часов, вдувая в комнату холодный воздух.

Понятно, что для максимальной эффективности вашему контроллеру нужен какой-то датчик температуры. Нет, этот датчик не должен быть дорогим. Фактически, почти каждая газовая печь имеет именно такое устройство где-то внутри, и если немного потренироваться, вы, вероятно, получите его даром. (Мы вытащили нашу из той же старой печи, которая поставляла нашу воздуходувку.)

Один из этих датчиков температуры легко извлечь из старой газовой печи. Откройте панель, закрывающую запальную лампу и камеру сгорания. Внутри вы должны увидеть небольшую коробку с выходящими из нее проводами. Отрежьте или отсоедините эти провода и снимите крышку коробки. Вы должны найти внутри небольшой датчик или циферблат с двумя подвижными указателями, которые можно настроить для включения, а затем выключения горелки при любой температуре, которую вы выберете.

Выверните винты, удерживающие коробку на месте, и вытащите ее прямо.Сюрприз! Теперь вы держите в руке коробку. . . и у этой коробки есть длинная трубка с дырками, торчащими из задней части. Если вы можете заглянуть в эту трубку, вы увидите спиральную полосу металла, которая расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении. Именно это расширение и сжатие приводит в действие простой механизм переключения внутри контроллера. . . тем самым позволяя контроллеру включать и выключать нагнетатель газовой печи — или, в данном случае, нагнетатель солнечной печи.

Нетрудно приспособить один из этих блоков управления к вашей солнечной системе отопления. Просто просверлите отверстие в стене, которое образует заднюю часть солнечного коллектора, воткните зонд в отверстие так, чтобы носик выходил прямо в коллектор для получения точных показаний температуры, а затем электрически подключите «маленький черный ящик». последовательно с двигателем воздуходувки так же, как вы подключаете любой другой простой выключатель.

Теперь, по крайней мере, вентилятор вашей солнечной печи можно настроить так, чтобы он включался только тогда, когда в его коллекторе имеется достаточно избыточного тепла, чтобы работа этого вентилятора была полезной.Но что, если тебе не нужно это тепло. . . что, если в вашей комнате или магазине температура уже достигла (или выше) температуры, которую вы предпочитаете?

Нет проблем. Когда вы подключаете датчик температуры коллектора последовательно к двигателю вентилятора, просто добавьте комнатный термостат высокого напряжения (тот, который используется, когда электрические нагревательные кабели устанавливаются в потолке), как показано на схеме 1. Регулируя настройки на обоих коллекторах. датчик и комнатный термостат (который вы установите где-нибудь в обогреваемой комнате), теперь вы можете отсутствовать на несколько дней.. . всегда уверен, что вентилятор солнечного нагревателя будет работать — и будет работать только тогда, когда коллектор достаточно горячий, чтобы принести пользу, и в комнате достаточно прохладно, чтобы нуждаться в тепле коллектора.

Довольно аккуратно, да? За исключением, конечно, того факта, что термостат высокого напряжения может обойтись вам примерно в 12-15 долларов. Однако, как и следовало ожидать, специальный скаунджер может выполнить ту же работу за значительно меньшие деньги.

Вернитесь к той мусорной газовой печи, из которой вы собирали детали, и вытащите ее термостат.Да, это термостат низкого напряжения, а это значит, что его нельзя подключить напрямую к цепи вашего вентилятора, как это может сделать термостат высокого напряжения (нагрузка может сжечь его). Но это тоже не проблема. Немного поработав, мы можем заставить и этот работать.

Вам понадобится понижающий трансформатор, который вы можете взять из той старой надежно-ржавой газовой печи, которая так долго служила вам. Вам также понадобится одно из 12-вольтных реле, которые

Radio Shack и другие магазины электроники продаются по цене от 3 до 5 долларов.Реле должно иметь 12-вольтовую катушку и контакты, рассчитанные на 120 вольт при минимальном токе 5 ампер. И попробуйте достать такую ​​с катушкой, рассчитанной на переменный ток. Реле с более чувствительной катушкой постоянного тока (это то, что мы использовали, поскольку это то, что у нас уже было) не будет работать, если вы не добавите диод и конденсатор, как показано на схеме 2 (см. Схемы солнечного коллектора в галерее изображений) .

И поскольку это настолько сложно, насколько мы можем спроектировать нашу схему, давайте перейдем к схеме 2 и узнаем, как заставить эту окончательную, отлаженную систему работать.

У нас есть схема, в которой термостат низкого напряжения подключает и отключает трансформатор низкого напряжения от катушки реле высокого напряжения. И когда это реле открывается и закрывается, оно, в свою очередь, подключает и отключает нагнетатель вашего солнечного нагревателя от 110-вольтового электричества, которое заставляет его работать. Если реле было подключено к катушке переменного тока, все в порядке. Ты дома свободен. Однако, если у него есть катушка постоянного тока, вам придется добавить диод и конденсатор, показанные на схеме 2.

Это подводит нас к последнему элементу электронного ноу-хау, которым вы должны обладать.Конденсатор, достаточно большой для этой работы (100 мкФ или около того), вероятно, будет электролитическим и, следовательно, поляризованным. (То есть у меня будет терминал с положительным + и отрицательным -). Если вы подключите такой конденсатор «задом наперед», вы его сожжете, и поэтому вы должны позаботиться о его правильном подключении.

Но это тоже несложно, ведь есть такой простой способ определить полярность любого источника низкого напряжения. Подключив трансформатор и подключив диод, просто вставьте оголенные концы медного провода на расстоянии от 1/4 дюйма до 1/2 дюйма в кусок сырого картофеля.Оставьте их там на полчаса — в течение этого периода произойдет электрохимическая реакция, в результате чего картофель станет темно-синим вокруг провода, подключенного к положительному полюсу. Подключите + сторону конденсатора к этой ножке термостата, а отрицательную сторону — к другой. — Д.В.


Первоначально опубликовано: ноябрь / декабрь 1977 г.

Коллекторная система отопления многоэтажного дома. Коллекторный вариант отопления

Пожалуй, коллекторная система отопления — самый эффективный способ обогрева любого дома, вне зависимости от этажности и комнаты.Такую схему часто называют радиальной, так как она, в отличие от других систем отопления, имеет довольно сложную (на первый взгляд) разводку, состоящую из нескольких отдельных нитей (лучей), хотя ее можно смонтировать самостоятельно, если знать принцип работы контура. .

Что это такое, какие преимущества — мы подробно обсудим этот и другие вопросы и разберемся в этой статье.

Но сначала уточним определения. Для отопления жилых домов используются различные схемы, поэтому неспециалисту в этой сфере сложно разобраться в сути дела, если оперировать только спец / условиями.

Что такое коллектор? Этим словом обозначаются различные технические изделия. В случае с системой отопления это устройство, регулирующее объем теплоносителя, поступающего в ту или иную нить контура.

Недостатком других схем отопления является неравномерный нагрев радиаторов по всей длине трассы, неоправданные тепловые потери и ряд других. Но основным недостатком является отсутствие возможности изменения степени нагрева батарей (а в некоторых случаях и их полного отключения) без вмешательства в работу котельного оборудования, то есть изменения режима работы АКБ. .

Стоит сразу отметить, что в использовании коллекторов нет ничего особенного. Применение таких теплотехнических устройств может быть сложным вне зависимости от того, на какой схеме смонтирована присоединенная схема.


Устройство коллектора отопления

Это легко понять, если рассмотреть простейшую модификацию изделия.

Как видно из рисунка, к такому коллектору можно подключить только 2 контура отопления.


Более сложные варианты.Например, для 3-х отдельных «ниток».


Недостатком этих клапанов является невозможность регулирования подачи теплоносителя в каждый контур. Поэтому для жилой конструкции, в которой имеется ряд помещений разного типа, в которых необходимо поддерживать разную температуру, целесообразно использовать более совершенные модификации резервуара. На рисунках показаны некоторые варианты этого инженерного решения.


На фото ниже — коллектор со встроенными расходомерами.


Принцип действия резервуара

К нему подводится теплоноситель, который по системе трубопроводов подается от котла. Устройство имеет несколько сопел, которые являются входами и выходами для подключенных цепей. Это обеспечивает их независимую подачу (развязку) тепловой энергии, что позволяет измерять (регулировать) ее в одном потоке.


Схемы отопления (опции)

Какой тип отопительных приборов подключить, их тип и количество, расположение коллекторов — это определяется еще на этапе проектирования всей системы отопления.Здесь нет единой рекомендации. Что касается конструкции в 2 этажа, то можно поставить либо 1 «многоканальный» коллектор, либо 2 — 3 менее функциональных. Конкретная схема выбирается исходя из количества комнат и потребителей тепловой энергии.

В упрощенном виде для большей наглядности его можно представить следующим образом:


Порядок расстановки и это уже отдельные вопросы. Схема сбора позволяет оборудовать системы различных типов и любой конфигурации.Например, с обогревом подсобного помещения (теплицы), с подогревом полов.


Достоинством коллекторных систем является возможность регулировать степень обогрева каждого помещения индивидуально. Это позволяет не только снизить общие затраты на отопление, но и сделать проживание в доме более комфортным. Например, поддерживать температуру в жилых помещениях на уровне 24 ° C, а в подсобных помещениях — несколько меньше. Что касается помещений первого этажа, которые используются как кладовые, то здесь можно снизить температуру до +5 ºС, чтобы избежать промерзания стен.

Недостатком коллекторной системы отопления является дороговизна монтажа. Ведь если проложить несколько отдельных резьб, то увеличивается расход труб и материалов (утеплителя, герметика и т. Д.).

Основная проблема системы отопления большого дома — быстрое охлаждение теплоносителя. Это характерно для классических однотрубных и двухтрубных систем. Их альтернатива — правильно спроектированная коллекторная система для отопления дома своими руками: схемы, узлы, группы.

Монтаж коллекторной системы отопления

Для начала нужно определиться — нужна ли вам коллекторная система для нагрева воды? Применяется только в тех случаях, когда скорость охлаждения теплоносителя в трубах по классической схеме будет критической или в больших домах. Основное отличие — разделение системы на несколько отопительных контуров, работающих независимо друг от друга.

Несмотря на положительную сторону, сделать полноценный обогрев коллектора своими руками будет проблематично.Поэтому перед выбором конкретной схемы (или ее состава) необходимо учитывать несколько важных факторов актуальности установки:

  • Большая площадь дома . Для равномерного распределения тепла необходимо сделать несколько отопительных контуров;
  • Неэффективный монтаж тройника . Это может повлиять на гидравлическое распределение по всей системе отопления;
  • Необходимость отключения отопления отдельных помещений .Это один из способов оптимизации затрат на электроэнергию.

С учетом этих факторов коллекторное отопление двухэтажного дома является наиболее оптимальным способом организации автономного теплоснабжения.

Если при расчете типовой схемы разница температур в подающем и обратном трубопроводах более 25 ° С — это первый признак необходимости монтажа системы отопления для частного дома.

Состав коллекторной системы отопления


На первом этапе необходимо ознакомиться с принципом построения автономного теплоснабжения.Самая простая схема коллекторного отопления состоит из единого распределительного устройства, к которому подключены отдельные сети системы.

В состав входят стандартные компоненты — бойлер, циркуляционный насос, расширительный бак и группа безопасности. Коллектор устанавливается непосредственно рядом с котлом и состоит из двух элементов:

.
  • Ввод . Подключается к подающей трубе от отопительного прибора и распределяет горячий теплоноситель по контурам;
  • Выход .К нему ведут обратные патрубки от отдельных магистралей. Необходимо собрать остывшую воду и направить ее в котел для дальнейшего нагрева.

Комплексные коллекторные группы для отопления оснащены устройствами регулирования объема подачи теплоносителя — термоголовками (вводом) и механическими ограничителями на выходе.

Лучше всего приобретать коллекторы заводского производства. Поскольку они рассчитаны на определенные параметры нагрева.


По такому принципу организуется теплоснабжение одноэтажного частного дома, где мощности циркуляционного насоса будет достаточно для обеспечения нормального давления в трубах.Для двухэтажного дома можно установить две коллекторные группы для отопления. Один из них будет предназначен для разводки по отдельным контурам, а второй служит основной составляющей теплого водяного пола.

Для такой схемы необходимо рассчитать параметры каждой цепи. Чаще всего возникает необходимость в установке следующих дополнительных компонентов:

  • Циркуляционные насосы для каждого контура;
  • Смесительный блок. Необходимо регулировать температуру теплоносителя в бачке.Канал соединяет прямую и обратную трубу и с помощью регулирующего устройства (двух- или трехходового клапана) смешиваются потоки с разной степенью нагрева.

Традиционная схема коллекторного отопления двухэтажного дома включает распределительные центры на первом и втором уровнях. Но все зависит от общей площади помещения и, как следствие, от протяженности отдельных автомобильных дорог.

Также необходимо учитывать теплопередачу и оптимальный тепловой режим в каждом помещении.

Все коллекторы, расположенные в жилых помещениях, необходимо устанавливать в специальных закрытых боксах.

Коллектор отопления дома своими руками


Сложно ли изготовить и установить систему отопления такого типа своими руками? Следует помнить, что это намного сложнее, чем однотрубный или двухтрубный. Основная сложность заключается в точных расчетах каждого коллекторного узла на отопление.

Если отопление коллекторного типа предназначено для дома с большой площадью и несколькими отдельными магистралями — рекомендуется установить распределительный коллектор с функцией гидрокомпенсатора.Его отличие от стандартного заключается в подключении подающего и обратного коллектора с помощью форсунок. Его установка дает следующие преимущества:

  • Предотвращает возникновение гидроударов;
  • Компенсирует перепад давления из-за теплового расширения теплоносителя в подающем трубопроводе;
  • Автоматическое смешивание потоков воды и как следствие — снижение затрат на электроэнергию.


Гребенка данного типа монтируется в коллекторной системе водяного отопления после группы безопасности.Он должен располагаться рядом с котлом. Если в системе есть дополнительные узлы распределения — они не должны взаимодействовать. Их конструкция аналогична тёплому полу в коллекторном отоплении частного дома.

Часто именно на них устанавливаются группы автоматического регулирования расхода теплоносителя. В сложных коллекторных схемах отопления центральная гребенка комплектуется только циркуляционными насосами и запорной арматурой для каждого контура.

Установка дополнительных точек распределения необходима для того, чтобы каждый контур имел примерно одинаковую протяженность.

Расчет коллекторного отопления


При выполнении предварительного расчета параметров нагрева коллектора, сделанного своими руками, необходимо учитывать пропускную способность трубы от котла и общий объем теплоносителя. Важно, чтобы количество воды, выходящей из теплообменника котла, было равно количеству поступающей воды. Таким образом можно добиться равномерного распределения тепла в коллекторе отопления двухэтажного дома.

Также важно поддерживать гидравлический баланс системы. На практике для расчета рекомендуется использовать специальное программное обеспечение. А вот для небольших коллекторных групп для отопления расчет геометрических размеров гребенки можно выполнить самостоятельно. Для этого необходимо соблюдать два основных правила:

  • Диаметр впускного коллектора должен быть равен сумме поперечных сечений каждого контура;
  • В однокорпусном коллекторе расстояние между входной и выходной группой должно составлять 6 диаметров трубы.Поперечное сечение корпуса гребенки равно 3D.

Это общий принцип расчета для отопления коллекторного типа. Он может варьироваться в зависимости от индивидуальных характеристик системы.

Мощность циркуляционных насосов для каждого отопительного контура рассчитывается индивидуально, в зависимости от длины и количества теплоносителя в них.

Изготовление коллектора отопления


Для большей надежности главный распределительный коллектор в системе водяного коллекторного отопления должен быть металлическим.Для этого можно использовать трубы как квадратного, так и круглого сечения. Первое предпочтительнее, так как установка форсунок в них намного проще.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • Трубка основного тепла коллекторного теплового агрегата. Его размеры должны соответствовать расчетным;
  • Ниппели для распределения охлаждающей жидкости по контурам. Изготавливаются из трубок круглого сечения диаметром от 16 до 25 мм в зависимости от параметров системы;
  • Запорная арматура — краны шаровые на каждый контур;
  • Инструменты: сварочный аппарат, угловая шлифовальная машина (болгарка), рулетка, уровень.

Во-первых, основной корпус гребенки сделан вручную для нагрева коллектора. На ее поверхности с помощью сварочного аппарата проделайте сквозные отверстия, в которые будут устанавливаться ниппели. Затем их сваривают, и проверяют целостность всей системы. Для этого нужно смоделировать работу системы. Отводящие трубы герметизируют, а ввод будущего коллектора отопления частного дома подключают к водопроводу. С помощью манометров устанавливается режим работы системы и визуально проверяется отсутствие протечек в конструкции.Следующим шагом будет постепенное увеличение давления до максимального расчетного. Только после проведения таких испытаний можно устанавливать коллекторные группы в систему отопления.

Лучше всего использовать трубы с толщиной стенки 1 мм. Для непрерывной работы рекомендуется покрасить поверхность коллектора специальной краской.

Готовые коллекторные отопительные конструкции

Оптимальный вариант для организации сбора больших двухэтажных домов — приобретение сборных сот.От самодельных они отличаются большей надежностью и точными характеристиками, что немаловажно в любой системе.

Однако следует учитывать их высокую стоимость. Это напрямую зависит от количества подключаемых контуров, диаметров входных патрубков и геометрических размеров коллектора.

Установка этих компонентов в отопительный контур коллекторного типа двухэтажного дома поможет оптимизировать работу всей системы. Наряду с этим необходимо учитывать возможные тепловые потери, так как гребешок имеет относительно большую площадь.Чтобы их свести к минимуму, рекомендуется утеплить поверхность минеральной ватой.

На видео вы можете посмотреть инструкцию по изготовлению коллектора из полипропиленовых труб:

Особенность коллекторного отопления в том, что каждый отопительный прибор подключается к системе отопления индивидуально. При таком подключении можно регулировать температуру каждого радиатора, их можно включать и выключать индивидуально. Коллектор (гребенка) в этой схеме является ключевым узлом. Это отрезок толстой трубы, имеющий один вход и несколько выходов.К выходам подключены небольшие цепи, нагрев которых можно контролировать. Если малая схема состоит из нескольких нагревателей, они уже включены последовательно.

Преимущества коллекторного отопления: независимо и централизованно можно управлять каждым элементом или группой элементов системы отопления. Поскольку каждое ответвление от коллектора питает один или несколько радиаторов отопления, используются трубы небольшого диаметра, которые можно спрятать в стяжке.

Минусы тоже есть: при большом протоке трубы скрытые в полу трубы не должны иметь соединений, так как соединения являются возможными местами утечки теплоносителя.Если трубы не спрятаны, то из-за их большого количества ухудшается эстетический вид комнат.

Коллекторное отопление для загородного дома

Коллекторное отопление представляет собой систему, в которой проводка прокладывается под полом. Как правило, это металлопластиковые трубы, которые легко гнуть и не имеют стыков.

Преимущества такой разводки
1. Нижнее подключение радиаторов, благодаря которому все трубы проходят под полом.
2.Для каждого радиатора подходит теплоноситель с одинаковой температурой, потому что движение происходит от одного коллектора.
3. Установка термоголовки позволяет в каждой комнате поддерживать разную температуру благодаря панели с настройками.
4. Возможна прокладка труб с первого этажа на второй.
5. Коллектор может иметь до 12 входов и выходов.

Примечательно, что пол (под которым ставятся трубы) может быть как бетонным, так и паркетным.Трубы можно расположить в хаотичном порядке, главное не забыть, где они находятся (чтобы при устройстве пола не сломать их саморезами).

Общие принципы

Коллекторное отопление относится к системе отопления, в которой теплоноситель подается к каждому нагревательному устройству или небольшой группе приборов по индивидуальному контуру, и все контуры подключены к двум общим коллекторам: питающему и принимающему. .
Коллектор — распределитель охлаждающей жидкости по контурам.Это короткий участок трубопровода относительно большого диаметра с группой изгибов. Каждый из них является подающей или обратной магистралью персонального контура обогревателя. В подающий коллектор врезаются только подводящие линии контуров. Наоборот — только наоборот. Сами коллекторы подключаются к соответствующим линиям источника тепла. В основном источник тепла — водогрейный котел.

Коллекторный способ разводки предназначен в первую очередь для организации системы отопления загородного дома и других частных домовладений.Строительство такой системы в многоквартирном доме с централизованной системой отопления невозможно ввиду отсутствия единого достаточно мощного источника тепла в отдельно взятой квартире. Распределение тепла от одного селективного стояка по всем комнатам приведет к тому, что все остальные квартиры не будут получать одинаковое количество тепла от одного и того же стояка. Этого может даже не хватить для квартиры, в которой перестраивается система отопления. Внесение подобных изменений в систему централизованного отопления просто запрещено и грозит большими штрафами и приведением электропроводки в исходное состояние за счет собственника жилища.

Исключение составляют новейшие новостройки, многие из которых имеют централизованную систему отопления в квартире в виде единой точки подключения, а помещения сдаются без выполнения отделочных работ. В таких квартирах можно выполнить любую разводку системы отопления, в том числе коллекторного типа. Но даже в этих условиях монтаж проводки коллекторного типа возможен только с учетом выполнения специальных мероприятий.

Коллекторный тип разводки применим не только в одноэтажном строительстве.Если в загородном доме 2 или 3 этажа, то на каждом этаже здания располагается своя коллекторная группа, а теплоноситель подается от общего котла к стоякам. При наличии в квартире автономного отопления ничто не мешает использовать коллекторный тип проводки.

Конструктивное проектирование

Электромонтаж коллектора выполняется перед началом отделочных работ перед заливкой бетонного пола перекрытий. По траектории, максимально приближенной к прямой, трубы подводятся в толщину пола к отдельным отопительным приборам или их группам.Пучки труб расходятся от одного центра, как лучи, поэтому такую ​​разводку еще называют балкой.

Оптимальная коллекторная группа для размещения в центральной части этажа . Его размещают в встроенной стене или навесном шкафу. От него до пола будет проложено столько пар труб, сколько контуров. Центральное размещение уменьшает длину контуров и позволяет сделать их длину примерно одинаковой.

Каждый контур подключается к группе коллектора через свой запорный вентиль.Это позволяет в любой момент вывести часть устройств, не затрагивая другие цепи. Контуры могут поставляться регулирующими клапанами с ручным или автоматическим управлением. Автоматические регулирующие клапаны с сервоприводом управляются по сигналам датчиков температуры теплоносителя или воздуха в помещении.

Коллекторная разводка всегда выполняется с принудительной циркуляцией теплоносителя. Для простых систем с небольшой длиной и примерно равным гидравлическим сопротивлением контуров достаточно циркуляции, обеспечиваемой насосом котла.Системы также могут использоваться, когда часть контуров перекачивается котловым насосом, а некоторые имеют собственную циркуляцию. Так, для контуров радиаторного отопления обычно достаточно давления насоса котла, и контуры полов с водяным подогревом из-за гораздо большего гидравлического сопротивления без собственной циркуляции будут голодать, так как теплоноситель будет идти по пути наименьшего сопротивления- через цепи радиатора. Контур с циркуляционной, запорной и регулирующей арматурой функционирует как отдельная система.

Из-за своей специфической геометрии, когда трубы опускаются в стяжку пола, они поднимаются к радиаторам, разводка коллектора склонна к образованию воздушных пробок. Установка дефлекторов в таких системах обязательна. На каждом радиаторе и на коллекторах установлены ручные или автоматические дефлекторы.

Необязательно наносить изолинии протяженностью более 60 м. Особенно при устройстве теплых полов. В противном случае перепад температуры и гидравлическое сопротивление в контуре будут слишком высокими.По умолчанию расход труб для теплого пола на 1 м отапливаемой площади составляет 5 м трубы. Это означает, что один контур способен отапливать 12 кв.м. секс. Когда необходимо отапливать большую площадь пола в одном помещении, его нужно разделить на сектора, каждый из которых будет отапливаться по своему контуру. При правильном расчете и грамотном исполнении появляется возможность полностью отказаться от радиаторного отопления.

Наряду с чисто коллекторной разводкой часто применяется смешанная схема.Вся система отопления разделена на несколько контуров. В рамках одного контура устройства подключаются традиционным способом, последовательно с однотрубным контуром или параллельно с двухтрубной системой.

Коллекторная группа

Коллекторы заводского изготовления поставляются с возможностью подключения от 2 до 12 цепей. Подающий и обратный коллекторы расположены на монтажных рейках, прикрепленных к стене.

В зависимости от назначения в коллекторную группу, помимо самих гребенок, могут входить:
дополнительных коллектора для питания контуров радиаторов;
расходомеров;
клапанов автоматических;
Фитинги обжимные для присоединения к контурам трубопроводов; Циркуляционный насос
;
смесительный узел;
Тир;
клапан трехходовой с сервоприводом и датчиком температуры;
вентиляционное отверстие;
запорной арматуры;
термометр;
манометр;
сливной кран.

Коллекторы питания контуров радиаторов устанавливаются на входе коллекторов контуров теплых полов до трехходового клапана. Циркуляция в радиаторных контурах обеспечивается насосом котла.

Расходомеры могут быть установлены на каждом выходе коллектора подачи. Это устройство показывает расход охлаждающей жидкости в конкретном контуре в литрах в минуту. Он позволяет установить желаемый расход в номинальном режиме.

Автоматические клапаны, установленные на обратном коллекторе, останавливают циркуляцию в контуре при достижении заданной температуры и возобновляют ее при падении температуры.
Для подключения к цепям на коллекторах предусмотрены выходы с евроконусом 1/2 или 3/4 дюйма.

Коллекторные агрегаты, предназначенные для питания контуров теплых полов, часто комплектуются обычным циркуляционным насосом. В этой схеме насос перекачивает теплоноситель из обратного коллектора в подающий.

Трехходовой клапан с сервоприводом регулирует подачу горячей воды от котла к циркуляционному насосу коллекторной группы в зависимости от температуры воды в обратном коллекторе.Выход байпаса трехходового клапана соединяет подачу и обратку котла напрямую, минуя коллекторы теплых полов.

Трубы для разводки коллекторов

К трубам, проложенным в стяжке пола, предъявляются те же требования, что и к трубам водяного теплого пола. Весь участок контура, залитый бетоном, должен быть выполнен из цельного куска трубы. Суставы не допускаются. Каждое соединение — это потенциальная утечка. Для их снятия потребуется разборка напольного покрытия и бетонной плиты.Поэтому для разводки коллектора подходят только трубы, в бухтах поставлен большой метраж.

Труба должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать контакт с бетоном, и ее можно было легко сгибать по дуге, сохраняя при этом сквозное сечение. Удобно, когда гнутая труба удерживает форму после снятия изгибающей нагрузки.

Трубы должны контактировать с горячим теплоносителем и поддерживать его избыточное давление. В загородных домах, где источником тепла является собственный газовый котел, теплоноситель подается в радиаторы с температурой около 60 ° С и избыточным давлением 1.5 бар. Для теплых полов температура теплоносителя должна быть до 40 ° С. При использовании твердотопливных котлов часто наблюдаются отклонения от номинальных режимов. Это следует учитывать при выборе труб для разводки коллектора.

В каждый контур подключается только одно или небольшая группа нагревательных приборов, поэтому труба большого диаметра здесь не требуется.
Для разводки цепей в коллекторных системах отопления загородных домов и квартир с автономным отоплением трубы из полиэтилена молекулярной сшивки, армированные алюминиевой фольгой .Трубы PEX-Al-PEX имеют допустимую рабочую температуру 95 ° C и давление до 10 бар. Трубы наиболее ходового размера имеют внешний диаметр 16 мм и внутренний диаметр 12 мм. Поставляются в бухтах длиной 200 м. Их легко гнуть при достаточно небольшом радиусе. В изогнутом состоянии они не теряют форму. Производители гарантируют срок службы таких труб 30-50 лет. Эти трубы, в зависимости от фирмы производителя, предлагаются по цене 1-2 доллара за погонный метр.Присоединение этих труб к радиаторам и коллекторной группе выполняется компрессионными фитингами.

Для прямого подключения коллекторной разводки к централизованной системе отопления следует применять трубы с большим запасом прочности. Нельзя влиять на параметры таких систем, и нельзя недооценивать роль человеческого фактора. Гофрированная труба из нержавеющей стали выдерживает температуру до 400 ° C и рабочее давление до 15 бар. Это позволяет кратковременно повысить давление до 60 бар.Эти трубы можно гнуть вручную с радиусом изгиба 50 мм. Срок службы неограничен. Труба с номинальным внутренним диаметром 15 мм поставляется бухтами по 50 м и предлагается по цене от 5 до 10 долларов за метр. Для соединения нержавеющих труб также используются обжимные фитинги. Открытая часть такой трубы требует осторожного обращения. Если при подключении такой трубы к радиатору каждой щеткой с пылесосом труба со временем порвется. Металлопластик в этом отношении прочнее.Гофрированная труба из нержавеющей стали больше подходит для устройства теплых полов. При такой операции труба защищена от периодических воздействий, а ее расход на погонный метр обогреваемой площади меньше, чем у пластиковой поверхности, так как ее теплопроводность намного выше.

Аналогичные характеристики имеют медные трубы для теплого пола. Медные трубы считаются практически вечными. Они подключаются к приборам и коллекторам с помощью компрессионных фитингов или пайки.Для укладки в стяжку лучше использовать медные трубы с полимерным покрытием. При использовании таких труб нужно учитывать, что во избежание электролитической коррозии прямой контакт меди со сталью не допускается. Медные трубы диаметром 15 мм стоят от 5 долларов за погонный метр.

Трубы в стяжке перед заливкой бетоном можно закрепить разными способами. Самый простой способ укладки — это крепление пластиковыми зажимами к арматурному стержню. При отсутствии армирования возможны варианты.Если пол под стяжкой утеплен пенополистиролом, трубы крепятся к утеплителю с помощью приводных хомутов. Когда стяжка выполняется непосредственно на плите, необходимо использовать струбцины со шпилькой, вкручиваемой в пластиковую пробку. Отверстия для установки этих хомутов просверливаются перфоратором. Хомуты любого типа устанавливаются через 300-400 мм и на изгибы труб.

Трубы коллекторной разводки, не участвующие в устройстве теплых полов, изолированы.Для этого используют ракушки из пенополиэтилена.

Перепускной клапан и Shooter

При наличии собственной циркуляции или автоматического регулирования в контурах их общее гидравлическое сопротивление или расход охлаждающей жидкости может варьироваться в широких пределах. Автоматика котла это не учитывает. Чтобы насос котла и насосы контура работали долго и без аварий, используются специальные разгрузочные элементы. Рассмотрим возможные ситуации.

Электронная логика работы регулирующих клапанов одного или нескольких контуров определяет, что пора уменьшить или полностью остановить поток теплоносителя по контуру.Электроника котла, даже если она способна регулировать подачу насоса, ничего об этом не знает. Насос котла продолжает качать воду. Это приводит к его перегреву, разгерметизации составов и другим нехорошим последствиям.

Чтобы этого не произошло, необходимо установить байпасный клапан на соединении коллектора с подачей и отводом котла. Если давление превышает установленное значение на входе в нагнетательный коллектор, клапан открывается и начинает подавать воду на выход коллектора возврата.Циркуляция происходит по небольшому кругу только по основным линиям к коллекторам.

Перепускной клапан устанавливается как можно ближе к коллекторам, чтобы уменьшить инерцию системы и обеспечить нормальную работу открытых контуров. Когда охлаждающая жидкость в контурах остынет, и регулирующая арматура начнет открываться, горячая вода пойдет на контуры сразу, а не после того, как сойдет вся остывшая в магистралях вода. Большой перепад температуры теплоносителя вреден как для самого котла, так и для других элементов системы.

При наличии собственной циркуляции на всех контурах системы возможна иная ситуация. Расход теплоносителя в контурах может превышать его расход через котел. В результате давление в обратном коллекторе и в самих контурах до циркуляционных насосов увеличивается. Это сокращает срок службы оборудования, угрожает утечками и так далее. Оказывается, нужен еще один перепускной клапан, способный циркулировать воду в обратном направлении относительно первого направления.

Даже при правильной работе этих клапанов в разных частях системы иногда может создаваться повышенное давление. На практике они попадают проще. Вместо двух задвижек устанавливается участок трубопровода большого сечения, соединяющий вход подающего коллектора и выход обратного коллектора. Теплоноситель, в зависимости от установленного на данный момент перепада давления в системе, свободно течет в том или ином направлении. Этот участок трубопровода называется гидропушкой.

Низкий расход жидкости в гидрофушке позволил оснастить ее дополнительными функциями. Такой участок трубопровода ставят вертикально. Вверху пистолета установлен автоматический воздухоотводчик, а в нижней части — клапан для слива шлама. Чтобы интенсифицировать процессы разделения воздуха и шлама внутри маневров, на пути потоков жидкости размещается механическая сетка.

Некоторые установщики снимают насос котла, а циркуляцию обеспечивают только насосы контуров.В этом случае насос котла устанавливается в один из контуров. Вот и стараются обойтись без водяного пистолета и перепускного клапана. Но проблему высокого давления в обратном контуре не решает. К тому же производить такие манипуляции с новым гарантийным оборудованием — занятие сомнительное.

Оставьте свой комментарий

В настоящее время особенно популярны проекты, в которых в системах теплоснабжения коттеджей используются коллекторные системы отопления. Такую разводку еще называют коллекторно-балочной и является наиболее предпочтительным вариантом среди всех видов разводки.

Разберемся, по каким общим принципам работает система, какая схема наиболее выгодна при проектировании и при установке, какие материалы лучше использовать.

Определения

Коллектор (гребенка) — вид сантехнической арматуры, распределяющей теплоноситель по контурам потребителей. Проще говоря, это отрезок толстой трубы, имеющий один вход и несколько выходов. Его появлению способствовало усложнение систем отопления, распространение напольного покрытия и разводки лучистых радиаторов, увеличение количества точек теплопотребления в доме.

Коллектор отопления. Нажмите на фото для увеличения.

По магистральному трубопроводу теплоноситель течет от котельной к напольным коллекторам. У них есть количество входов / выходов, которое соответствует количеству потребителей тепловой энергии (радиаторов, конвекторов и т. Д.) На этаже.
В отличие от последовательного подключения (с помощью тройников), система обогрева коллектора отличается независимым подключением к каждому нагревателю. Такая схема дает возможность при необходимости контролировать температурный режим каждого радиатора, позволяя отключать его, не затрагивая другие тепловые приборы.Для этого на каждом выходе коллектора есть запорный вентиль.

Возможно смешанное подключение, когда к коллектору подключено несколько небольших контуров с независимым управлением. В этом случае внутри каждого контура используется последовательная система подключения нагревательных приборов. С коллектором отопительный контур упрощается, что позволяет отказаться от уплотнений, дополнительных запорных и регулирующих клапанов. Используя коллекторы и коллекторные агрегаты, можно значительно снизить затраты на проектирование, монтаж и настройку системы отопления.

Плюсы и минусы коллективного отопления

В последнее время систему отопления загородного дома часто монтируют по схеме разводки коллекторного пола или представляют собой ее сочетание с однотрубной и двухтрубной системами. Коллекционеры отличаются как положительными, так и отрицательными качествами.

Преимущества

Основными достоинствами коллекторной схемы являются удобство эксплуатации и управления системами этого типа. Применение коллектора приводит к тому, что:

Можно управлять каждым элементом одного контура централизованно и независимо от других контурных систем.Из одной точки в доме вы изменяете температуру или полностью выключаете прибор или группу обогревателей в одной комнате по вашему выбору. Но температура в других комнатах дома не меняется.

Поскольку каждый контур от коллектора питает только один или несколько радиаторов в доме, диаметр контурной трубы может быть небольшим. Прокладка труб укладывается по прямой в стяжку между утеплителем и коллектором.

При необходимости разводка коллектора позволяет сформировать несколько контуров с разными параметрами нагрева (перепадом давления и температурой).Для этого используется так называемая «гидропушка» — разновидность резервуара, представляющая собой большую емкость с несколькими насадками.

Он соединяет и разделяет потоки теплоносителя, обеспечивая независимость каждого контура циркуляции. Задача гидропушки — исключить ее гидравлические воздействия на работу другой при работе одного контура. При этом от первого контура ко второму должно передаваться тепло.

Две цепи можно соединить более простым и дешевым способом, но в этом случае, независимо друг от друга, каждая из них будет практически невозможна.

недостатки


Коллекторная система отопления. Нажмите на фото для увеличения.

Схема разводки коллектора предусматривает повышенный расход труб, который намного превышает их количество при последовательном соединении. Разница в стоимости двух систем меняется в большую сторону с увеличением площади дома и сложности конфигурации помещений.

Традиционный одноразовый или без каких-либо затруднений монтируется на стены.Такая схема обогрева балочного коллектора выглядит не очень эстетично.

Трубы в полу, уложенные в стяжку в качестве футеровки, должны быть цельными. Любое сварное или резьбовое соединение является потенциальной утечкой. Это следует учитывать при установке разводки, ведь вскрытие монолитного бетона для устранения утечки впоследствии будет стоить слишком дорого.

Контур будет иметь большое общее гидравлическое сопротивление из-за использования труб малого диаметра. Обязательная принудительная циркуляция.Система нестабильна, и любое отключение электроэнергии приведет к тому, что трубы в доме будут холодными, когда котел работает.

Если в доме используется несколько независимых отопительных контуров, необходимо установить по одному циркуляционному насосу на каждый контур. Это — дополнительные затраты при установке и эксплуатации коллекторной системы отопления.

Общие принципы проектирования

Единой инструкции по составлению рабочего проекта коллекторных систем отопления нет. В каждом индивидуальном случае отопительные приборы и оборудование подбираются индивидуально.Но каждому желающему будет полезно ознакомиться с несколькими общими советами.

Коллекторная схема не для городской квартиры.

Исключением можно считать случаи, когда строители в новостройках дополнительно устанавливают в квартире одну пару вентилей, к которым можно подключить контур отопления произвольной конфигурации. В этом случае надёжно монтируется коллекторная разводка. При общих стояках для всех квартир система сбора невозможна.

Допустим, в квартире несколько стояков и к каждому подключено одно-два отопительных прибора. Вы хотите смонтировать общий коллекторный контур и установить одну пару гребенок с распределением тепла по всей квартире, отключив от всех остальных стояков. В результате вы получите большой перепад давления и температуру возврата на боковой панели. Это приведет к тому, что соседям по стояку батареи в квартирах будет почти холодно. В результате неизбежен визит представителя жилищного агентства, который составит акт о незаконном изменении конфигурации системы отопления и обяжет вас произвести дорогостоящую переделку системы отопления.

Система должна быть установлена ​​так, чтобы автоматический воздухоотводчик располагался непосредственно на коллекторах. Это лучший вариант, потому что рано или поздно в контуре через них пройдет весь воздух.

Коллекторная разводка имеет множество особенностей, но некоторые из них характерны и для других типов систем отопления:

  1. Контур должен быть оборудован расширительным бачком, объем которого должен превышать 10% от общего объема теплоносителя.
  2. Расширительный бак лучше всего размещать перед циркуляционным насосом, на «реверсе», по течению воды. При использовании гидроопушки контур должен быть спроектирован таким образом, чтобы бак был установлен перед главным насосом, который циркулирует воду в малом контуре.
  3. Выбор места установки циркуляционных насосов в каждом контуре непринципиален, но лучше устанавливать их на обратной подаче. Меньше рабочая температура. Установите насос так, чтобы вал располагался горизонтально.Иначе при первом пузыре воздуха прибор останется без смазки и охлаждения.

Выбор трубы

Чтобы определить, на каких трубах монтируется коллекторная система отопления, необходимо разбираться в специфике разводки коллектора. Давайте вспомним, что может повлиять на наш выбор.

Тепло в доме — залог комфорта. Установленный в системе отопления частного дома, коллектор отопления значительно улучшает его ремонтопригодность, позволяя производить замену и демонтаж любого компонента без отключения всего отопительного контура.

Коллекторное отопление может применяться как в загородных коттеджах, так и в квартирах многоэтажных жилых домов. Коллекторная разводка устанавливается в домах, где теплые полы используются для обогрева одних помещений, а другие отапливаются традиционными средствами отопления — радиаторами или конвекторами.

Для блока распределения монтируется специальный шкаф или коробка. Обеспечивает легкий доступ к оборудованию во время работы.

Недостатки и преимущества

Коллекторная система отопления имеет несколько более высокую стоимость по сравнению с однотрубной или двухтрубной схемами из-за необходимости покупки и установки дополнительного оборудования и увеличения общей длины трубопроводов в доме.Однако в целом трудоемкость монтажа возрастает незначительно и компенсируется удобством эксплуатации.


Простота конструкции позволяет установить распределительный центр своими руками. Установленные в доме или квартире коллекторы позволяют отдельно регулировать параметры отопления в каждом помещении или кольцевом контуре. Гребенка с запорной арматурой на арматуре значительно снижает ущерб от протечек и упрощает ремонт.

Данная схема выгодно отличается от большинства систем отопления, хотя и дешевле, но требует отключения всего стояка или всего участка трубопровода, нарушая микроклимат помещения, а иногда и всего дома. Использование коллекторов позволяет создать отдельную кольцевую схему для каждого этажа дома или группы отопительных приборов.

Особенности конструкции

Конструктивно коллектор для отопления представляет собой металлическую трубу увеличенного размера по сравнению с циркуляционными трубопроводами диаметра.Он имеет группу сквозных отверстий, к каждому из которых приварены резьбовые соединения, каждое из которых обслуживает отдельный нагревательный прибор или контур.

Как правило, устройство имеет один входной штуцер на конце трубы и определенное количество выходов, включая второй конец трубы. Для удобства размещения сборки в корпусе и разводки соединения трубопроводов коллектор может быть собран из двух и более гребенок.


Конструкция типового коллектора отопления предусматривает наличие двух одинаковых элементов, скрепляемых с помощью соединительных скоб.Одна гребенка предназначена для распределения потока теплоносителя к нагревательным приборам, а другая служит для отвода его в общий трубопровод.

Для рационального использования пространства гребенки, входящие в коллекторы отопления, можно устанавливать под углом друг к другу и соединять с помощью комплектов фитингов или труб из полипропилена или металлопластика.

Распределительный коллектор обеспечивает подключение к резьбовым соединениям различной трубопроводной арматуры, диаметр резьбы которой совпадает с аналогичным параметром гребенчатого фитинга.Схема сборки может включать подключение очищающих фильтров, шаровых кранов и регулирующих клапанов, расходомеров и обратных клапанов.

Коллекторная группа

Вместе гребешки с установленными на них элементами трубопроводной арматуры называются коллекторной группой. Коллекторная группа может быть доставлена ​​заказчику в собранном и готовом к установке сборочном узле. Его легко установить хозяину частного дома в короткие сроки, используя только универсальный строительно-монтажный инструмент.


Изготовление коллектора своими руками

При наличии необходимых навыков и достаточного набора оборудования сборную группу для отопления можно собрать самостоятельно. Его удобно делать из трубы квадратного сечения. Для этого отрезаются два отрезка необходимой длины, затем вырезается круглая металлическая труба, делается разметка и вырезаются соответствующие отверстия в основных трубах. Затем конструкция собирается, и стыки свариваются сваркой.После сборки швы зачищаются и изделие окрашивается.


Пример самодельного узла.

Агрегат, изготовленный в домашней мастерской, перед подключением необходимо испытать на прочность и герметичность повышенным давлением. После тестирования можно приступать к работе смонтированной схемы. Но большое количество разъемных соединений значительно увеличивает риск протечек, поэтому лучше отдать предпочтение серийным промышленным образцам.

Монтаж коллекторов отопления

Распределительный коллектор систем водяного отопления может быть установлен вручную или с привлечением профессиональных сантехников, специализирующихся на монтаже и обслуживании систем отопления.Стоит только обратить внимание на жесткость крепления коллекторного коллектора к основанию.

Монтаж агрегата можно производить на стене, в специальном шкафу или металлическом ящике, который представляет собой конструкцию из гнутого листового металла. В нем делаются специальные пробойники для отверстий для пропуска трубопроводов системы. Он может быть закрытого или открытого типа, если нет особых эстетических требований к помещению, где установлена ​​коллекторная разводка.

Солнечные системы горячего водоснабжения и отдельные компоненты

Решения для солнечного нагрева воды

Stiebel Eltron разрабатывает солнечные тепловые системы уже 40 лет.Поскольку каждая установка индивидуальна, у нас есть полная линейка комплектов SOLkits, монтажного оборудования и отдельных компонентов, необходимых для солнечных тепловых установок. Мы стремимся производить и поставлять лучшие солнечные тепловые компоненты. Мы находимся в авангарде технологий водяного отопления более 95 лет. Как лидер в этой области, мы не собираемся стоять на месте.

Почему солнечная тепловая энергия?

Затраты на приготовление горячей воды — самые большие коммунальные расходы для домашнего хозяйства.В среднем около 20% бытовой энергии расходуется только на горячее водоснабжение (приготовление пищи, уборка, купание). Этот показатель возрастает примерно до 50%, если для отопления также используется горячая вода. Имеет смысл максимально сэкономить на горячей воде, а это именно то, на что способна солнечная тепловая энергия.

Солнечная тепловая энергия использовалась для улавливания солнечной энергии и превращения ее в горячую воду в течение десятилетий, прежде чем солнечная фотоэлектрическая (PV) стала возможной. Солнечная энергия в 3-5 раз эффективнее улавливает солнечную энергию, чем фотоэлектрическая.Солнечные батареи могут сэкономить до 75% на счетах за отопление воды. Это уменьшает углеродный след и увеличивает стоимость дома.

Федеральные налоговые льготы предоставляются в размере 30% от установленной стоимости солнечной тепловой системы. Государственные скидки и льготы, а также льготы для местных предприятий существуют во многих частях страны.

Как работает солнечная тепловая система

Коллекторы

поглощают солнечную тепловую энергию и передают ее теплоносителю в системе.Насос перемещает горячую жидкость в резервуар для бытовой воды, где тепло передается воде через теплообменник. Теперь остывший жидкий теплоноситель циркулирует обратно в коллектор, чтобы собрать больше тепла.

Stiebel Eltron разрабатывает и производит солнечные тепловые компоненты в течение 40 лет. Как и вся продукция Stiebel Eltron, наши солнечные компоненты тщательно спроектированы. Они предназначены для работы как индивидуально, так и в рамках всей системы, чтобы обеспечить вам максимальную производительность и надежность.

Изучите действующую солнечную тепловую установку

Вы можете взаимодействовать с действующей солнечной тепловой установкой Stiebel Eltron в режиме реального времени, чтобы больше узнать о том, как работает наша система.

›Оперативная панель установки ГВС в жилых домах

Системы для любых нужд

Солнечные тепловые системы могут быть адаптированы для удовлетворения практически любых потребностей или существующей механической ситуации. На схемах показаны три распространенные солнечные тепловые установки. Многие компоненты солнечной тепловой системы универсальны для всех систем.

Солнечные тепловые коллекторы
Поглощает энергию солнца, превращая ее в тепло.

Теплоноситель
Пропиленгликоль, пищевой и фармацевтический раствор, который удерживает и передает тепло от коллекторов к резервуару. Жидкий теплоноситель морозостойкий для холодных ночей.

Насосная станция
Перемещает теплоноситель по системе.

Бак для ГВС
Внутренний теплообменник передает тепло от теплоносителя к горячей воде для бытового потребления, которую хранит бак.Резервный нагревательный элемент поддерживает температуру бака, когда не светит солнце.

Контроллер
Электронное устройство, контролирующее работу насоса и безопасность системы.

Опции резервного копирования
Резервная система используется для добавления дополнительного тепла к горячей воде в доме, если это необходимо. Такая ситуация может произойти, например, в очень пасмурный день, если солнечная система не может производить достаточно горячей воды, чтобы удовлетворить спрос или сделать ее достаточно горячей.Резервуары Stiebel Eltron SB E в комплектах SOLkits имеют встроенное электрическое резервное копирование, но другие возможные решения включают в себя безбаковые электрические водонагреватели Stiebel Eltron Tempra ® или существующие резервные системы для конкретного объекта.

Водонагревательные агрегаты SOLkit

Наборы

Stiebel Eltron SOLkits подчеркивают наш 40-летний опыт работы в области солнечной энергетики, объединяя лучшие солнечные компоненты в полные пакеты. Наборы SOLkits бывают 1, 2 или 3 размеров панелей в конфигурации под крышей и 2 или 3 размеров панелей поперек крыши.Выбор правильного комплекта зависит от размера семьи, потребностей в горячей воде и отоплении помещения, если это необходимо. Наши опытные представители службы поддержки доступны по телефону или электронной почте для получения помощи и рекомендаций. В комплект входят рекомендованная насосная станция, контроллер и резервуар. Комплект стойки и линейка для конкретной установки завершают комплект, поставляя все необходимые компоненты. Наши компоненты разработаны с учетом максимальной совместимости, простоты установки и надежности.

Коллекторы

Плоские коллекторы

Stiebel Eltron SOL 27 Premium — это высокоэффективный солнечный тепловой коллектор, входящий в десятку лучших коллекторов, измеренных по мощности SRCC. Чистая абсорбирующая поверхность более 25 квадратных футов обеспечивает максимальную производительность 31 300 БТЕ / день на панель (рейтинг чистых дней SRCC). SOL 27 Premium отличается высокоселективным абсорбирующим покрытием, закаленным солнцезащитным остеклением с низким содержанием железа и очень эффективной изоляцией вокруг абсорбирующей пластины.Внутренние жидкостные трубки выполнены из меди, а пластина абсорбера — из алюминия. Низкий 3-дюймовый профиль SOL 27 делает его визуально менее навязчивым и способным удовлетворить самые разные архитектурные и инженерные потребности.

Коллекторы

SOL 27 Premium доступны как в стандартной (вертикальной), так и в широкой (горизонтальной) конфигурации. Производство наших коллекторов и стеллажных систем в США также означает, что мы можем анодировать рамы и стойки коллекторов на заказ в соответствии с конкретными архитектурными цветовыми требованиями.

Коллекторы вакуумные

Солнечные коллекторы S-Power Stiebel Eltron спроектированы и произведены в Германии. Они в три-пять раз эффективнее улавливают солнечную энергию, чем фотоэлектрические (PV) системы. Их медные абсорбирующие пластины по новейшим технологиям герметизированы внутри одностенных патентованных стеклянных трубок с бескомпромиссным вакуумным уплотнением. Идеально подходят для условий, в которых температура наружного воздуха низкая, а потребность в тепловой энергии высока, они особенно хорошо подходят для комбинированных систем, где требуется горячее водоснабжение, отопление помещений и кондиционирование воздуха.

Танки

Баки ГВС Stiebel Eltron SB 300 и 400 E производятся на нашем заводе в Словакии. Они бывают объемом 80 галлонов (300 л) и 110 галлонов (400 л) и могут служить в качестве специального солнечного накопителя большой емкости как в жилых, так и в коммерческих установках.

Баки и теплообменники

Stiebel Eltron изготовлены из толстолистовой стали. Все поверхности, контактирующие с горячей водой, после дробеструйной обработки покрываются толстой фарфоровой эмалью для очистки стальной поверхности.Кроме того, внешняя поверхность сосудов покрыта легким фарфором. Двухдюймовая изоляция из пенополиуретана гарантирует, что горячая вода остается горячей, а потери тепла в режиме ожидания сводятся к минимуму. Резервуары Stiebel Eltron SBB оснащены большими расходуемыми анодами с индикатором износа и очень большим отверстием для очистки для простоты обслуживания.

Накопительные баки

SB 300 и 400 E оснащены электрическим нагревательным элементом мощностью 3 кВт для поддержки солнечного производства. Этот нагревательный элемент заключен в стальной цилиндр внутри резервуара и может быть снят и заменен без необходимости сброса давления и слива резервуара.

Вспомогательные порты позволяют устанавливать дополнительные приложения, включая резервный котел, разделенные тепловые насосы и гидравлические системы.

Stiebel Eltron также продает резервуары для хранения с одним и двумя змеевиками немецкого производства без резервного электрического питания.

Контроллер Stiebel Eltron

Контроллер SOM 6 Plus используется для всех стандартных солнечных тепловых систем Stiebel Eltron. Контроллер оборудован дисплеем с подсветкой для мониторинга системы. Регулировку и управление солнечной системой можно легко выполнить с помощью удобного отображения пиктограмм.SOM 6 Plus оснащен 4 датчиками температуры, счетчиком часов работы от солнечной батареи, регулируемой скоростью насоса, режимом отпуска и стандартным разрешением vBus ® .

Другие контроллеры Stiebel Eltron доступны для крупных жилых и коммерческих систем, включая сложные коммерческие системы.

Насосная станция

Насосные станции

Stiebel Eltron специально разработаны для солнечных систем с замкнутым контуром. Трехскоростной циркуляционный насос Wilo разработан для идеальной интеграции с нашим контроллером SOM ​​6 Plus.Трубопровод насосной станции изготовлен из высококачественной латуни. Насосные станции поставляются в предварительно собранном виде со стальным настенным кронштейном
и оснащены 2 сливными клапанами, латунными обратными клапанами для предотвращения термосифонирования, встроенным расходомером и включают фитинги для крепления резервуара, а также переходники NPT. Насосная станция может быть полностью изолирована от системы, поэтому во время обслуживания не требуется сливать воду.

Онлайн-регистрация данных

Дополнительный регистратор данных Solarwave DL2

Stiebel Eltron предоставляет владельцам удаленный доступ через Интернет к их солнечной тепловой системе.Панели мониторинга предназначены как для владельцев, так и для установщиков и включают представление схем для виртуального осмотра системы. Установщики могут удаленно управлять системами и контролировать их, а также устанавливать дополнительные оповещения по электронной почте для уведомления о проблемах с производительностью. Удаленный доступ снижает затраты на обслуживание на месте.

Монтажные системы

Монтажные системы

Stiebel Eltron производятся в США из экструдированного алюминия. Стойки доступны в трех различных конфигурациях: комплект стойки 45 °; комплект стойки 30–60 °, адаптируемая стойка, допускающая установку как под углом 30 °, так и 60 °; и комплект для скрытого монтажа.Все комплекты стоек доступны в версиях как для стандартных (вертикальных), так и для широких (горизонтальных) коллекторов.

Комплект для скрытого монтажа используется для установок, когда сама конструкция крыши находится под правильным углом для установки коллекторов. Комплекты стоек 45 ° и 30-60 ° разработаны для установки на плоской крыше или для других установок, где существующий угол наклона крыши сам по себе не является оптимальным.


Простая и прочная конструкция наших стоек с U-образным каналом выдерживает сильный ветер и сильный снегопад.Монтажные системы Stiebel Eltron могут быть собраны с использованием только двух разных размеров розеток. В дополнение к стойкам для скрытого монтажа и фиксированным уголкам доступны дополнительные монтажные компоненты, такие как оборудование.

Стойки

для утопленного монтажа входят в стандартную комплектацию SOLkits, но при необходимости комплекты приподнятых стоек могут быть указаны с любым заказом SOLkit.

Солнечное отопление для дома, фермы и малого бизнеса: основные сведения о сборе, хранении и использовании

AE-88


AE-88

Университет Пердью

Совместная служба поддержки

West Lafayette, IN 47907





л.W. Turner, аспирант по исследованиям, и

A.C. Dale and B.A. Маккензи, профессора сельскохозяйственной инженерии
Университет Пердью

Содержание

Солнечные коллекторы
     Типы плоских коллекторов

Эффективность коллектора
     Как можно повысить эффективность?

Из чего сделан солнечный коллектор?
     Материалы обложки
     Пластины абсорбера
     Конструкция корпуса
                         
Сколько солнечной энергии доступно?

Хранение солнечной энергии
     Разумное хранение битов
     Хранение тепла плавления

Возможные приложения

Отопление помещений

Солнечная система отопления

Проектирование солнечной системы отопления
     Нагревательная нагрузка
     Уровень изоляции и требования к изоляции дома

Расчет солнечной системы отопления
     Требуется коллекторная площадь
     Требуемый объем хранилища
     Солнечные тепловые системы без накопителей
     Калибровка коллектора

А как насчет солнечного тепла для животноводства?

Применение технологического тепла

Сушка зерна
     Калибровка коллектора

Отопление горячей водой

Выбор системы обогрева или сушки

 

Сегодня существует много разных подходов к решению этой задачи. энергосбережения.Мы все больше осознаем ограничения ископаемого топлива, на которое мы полагаемся в большей части наших энергетические потребности. В ответ на «энергетический кризис» появились новые источники. были исследованы — ядерные, ветровые, геотермальные, биотопливные и солнечные.

Из общего количества энергии, потребляемой в Соединенных Штатах, около 12% идет в сторону отопления домов. Использование в сельском хозяйстве составляет около 3%. от общей суммы. Было установлено много различных типов солнечных систем отопления. предложил удовлетворить некоторые из этих потребностей.Новые компании входят в рынок каждый год с системой улавливания «бесплатного» тепла от солнце.

Как домовладельцам, бизнесменам и фермерам выгодно понять, как работают эти системы и как выбрать одну из них, твои нужды. Описание того, как собирается солнечное тепло, сколько стоит доступны, и то, как система может быть спроектирована, должно помочь вам в оценка использования энергии солнца.

СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

Есть два основных типа коллекторов солнечной энергии, используемых для нагрев воздуха или воды.Это коллектор плоского типа. и концентрирующий коллектор. (Фигура 1). Концентрирующий коллектор фокусирует прямые солнечные лучи, падающие на отражатель на меньшую поглощающую площадь, плоский коллектор не требует фокусировки излучения. Он поглощает прямые лучи и также способен поглощать диффузное излучение — то есть часть энергии солнца, которая фильтруется через облака или отражается от других объектов.Благодаря эффекту фокусировки концентрирующий коллектор может нагреть абсорбер до гораздо более высокой температуры, чем может плоский коллектор. Но из-за использования только прямых лучей, коллектор-концентрат должен постоянно «отслеживать» или «следовать» за солнце по небу. Коллектор с плоской пластиной может оставаться неподвижным. так как он не требует прямого излучения для работы.

Рисунок 1. Два основных типа солнечных коллекторов.

Плоские коллекторы способны обеспечить умеренный температуры, необходимые для обогрева или охлаждения помещения, примерно до 250 ° F.У них есть преимущества использования как прямого, так и рассеянного солнечного света. радиация, нет необходимости отслеживать путь солнц по небу, и требует меньшего обслуживания. Они механически проще, чем концентрирующий тип. По этим причинам плоский коллектор логичный выбор для нужд отопления помещений.

Существует много различных конструкций плоских коллекторов, но все имеют две общие характеристики. Это: (1) тарелка для поглощают лучистую энергию солнца, вызывая увеличение плиты температура, и (2) циркулирующая жидкость, такая как воздух или вода, которая улавливает тепло, поглощаемое пластиной, и передает его в точку использование или хранение.

Типы плоских коллекторов

Две жидкости, наиболее часто используемые для поглощения и переноса тепло — воздух и вода. Коллектор воздуха может быть таким же простым, как голый лист металла (как металлическая крыша), окрашенный в тускло-черный цвет для поглощения максимально возможная энергия, с воздухом, продуваемым снизу по воздуховоду некоторых введите как на рисунке 2a.

Второй тип, называемый коллектором на крышке (рис. 2b), использует крышка из стекла, пластика или стекловолокна с циркуляцией воздуха между крышкой и пластиной поглотителя.Потери тепла от поглотителя пластина в наружный воздух (из-за ветра, дующего по поверхности и отводя часть тепла) уменьшается за счет крышки, которая действует как барьер между ветром и поглотителем.

Третий тип, называемый закрытой подвесной пластиной (рис. 2c), имеет воздух циркулировал как над пластиной абсорбера, так и под ней. Это обеспечивает вдвое большая площадь поверхности для передачи тепла от пластины поглотителя в воздух. Верхняя крышка снижает потери на конвекцию (потери от ветра поперек поверхности), как в типе покрытой пластины.

Рисунок 2. Типичные конфигурации для солнечных коллекторов воздушного типа.

В большинстве коллекторов изоляция задней части коллектора необходимо для уменьшения теплопотерь (теплопотери через задняя часть коллектора). Крышки типа b и c также уменьшают радиационные потери тепла от передней части коллектора.

Те же основные компоненты воздухосборника присутствуют в водосборник — пластина-поглотитель и перекачивающая жидкость.В разница в том, как жидкость проходит через абсорбер.

Основной водосборник состоит из абсорбирующей пластины, обычно с прикрепленными водяными трубками, крышкой и изоляцией позади пластину поглотителя, как показано на рисунке 3. Тепло от пластины поглотителя перемещается водой, циркулирующей в трубках.

Рисунок 3. Конфигурация солнечного коллектора водяного типа.

Другой тип водосборника не имеет водяных трубок.Вода просто стекает по поглотителю в листе или в открытом канале если поглотитель гофрированный. Типы трубок обычно больше эффективен, но открытый канал обычно стоит меньше. Замерзание во время периоды неиспользования в зимнее время — проблема при использовании воды тип коллектор. Чтобы обойти эту проблему, сборщик должен либо сливать, когда он не используется, или в воду необходимо добавить антифриз. Другие проблемы с солнечными водонагревателями включают протечки труб. и сантехника и коррозия металла.По этим причинам плюс тот факт, что для отопления помещений не требуется теплообменник, солнечный воздух обогреватели являются наиболее распространенным выбором для животноводческих помещений.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОЛЛЕКТОРА

КПД солнечного коллектора определяется как отношение количество собираемого полезного тепла к общему количеству солнечной радиации удары по поверхности коллектора в любое время.

                                     солнечная энергия
                                      собраны
Таким образом, КПД коллектора = ------------------------
                                полное солнечное поражение
                                  поверхность коллектора
 

Это соотношение умножается на 100 и выражается в процентах. эффективность.Например, если вы получаете 800 БТЕ / фут 2 в течение заданного день, то КПД в процентах составляет:

            400 БТЕ
--------- x 100% = 50%
            800 БТЕ
 

Поскольку «то, что входит, должно выходить наружу», другой способ взглянуть на понятие эффективности состоит в том, чтобы определить ее как количество выходящих можно использовать для отопления дома, сарая и т. д., деленное на общую имеется в наличии.

Остальное «то, что было доступно», оказывается в убытках.Там — потери на отражение от крышки, тепловые потери вверх от коллектора, а тепловые потери от кожуха и трубопроводов вокруг коллектор. Чем больше можно уменьшить эти потери, тем больше полезного тепла. от коллектора, и тем больше КПД.

Скорость потока воздуха или воды в коллекторе также влияет на эффективность. Если теплоноситель течет медленно, он становится горячее, потому что дольше остается в коллекторе.Это вызывает он теряет больше тепла в окружающую среду, так как есть большой разница температур между жидкостью и окружающей средой. Если жидкость течет слишком быстро, у нее может не хватить времени контакта, чтобы поглощают достаточно тепла, чтобы быть полезным или эффективным. Оптимальный скорость потока для каждого конкретного коллектора и применения.

Приведены некоторые типичные значения КПД коллекторов воздушного отопления. в таблице 1.

Таблица 1 КПД солнечного воздухонагревателя

      Тип КПД 
 ------------------------------------------------
    Тип пластиковой трубки 25%
    Голая пластина 30%
    Покрытая тарелка 35%
    Крытая, подвесная плита 40%
    2 крышки, подвесная пластина 45%
 -----------------------------------------------
 

Эти показатели эффективности рассчитаны на весь день, т. Е. процент от общей суммы, доступной за день, которую может собрать разные типы в тот день.КПД для воды типа солнечной энергии коллекционеры сопоставимы.

Как можно повысить эффективность?

Есть несколько модификаций основных коллекторов, которые повысит эффективность. Если коллектор будет работать на более разница между температурой наружного воздуха и температурой более 50 ° F. температура жидкости коллектора, эффективность может быть увеличена путем добавления дополнительная крышка. Каждая дополнительная крышка снижает конвекцию и радиационные потери.Но при добавлении покрытия стоимость увеличивается и потери на отражение от стекла или другого материала увеличиваются. Опять же, необходимо найти оптимальное количество крышек. Для дома Для применения лучше всего подходят две крышки, а для более низких температур требований достаточно одной крышки.

Еще одна возможность — избирательные поглощающие поверхности. В абсорбер обработан химически, так что он поглотит большую часть радиация, падающая на него, но не будет повторно излучать большую часть поглощает тепло в окружающую среду.Эта концепция несколько аналог одностороннего стекла или зеркала, в котором вы можете видеть сквозь в одном направлении, но получать отраженное или зеркальное изображение от Другой. Этот вид лечения довольно дорогой, но особенно для более высоких температур увеличивает эффективность.

Отражатели можно использовать для увеличения количества излучения поражая лицо коллекционера. Возможны другие модификации включая различные более эффективные конструкции пластин поглотителя — стекло внахлест, гофрированная, оребренная или склеенная трубка в листе дизайн.

Повышение эффективности следует сравнивать с увеличением в стоимости и / или требованиях к обслуживанию системы. Обычно чем эффективнее коллектор, тем он дороже. Меньше эффективный, но и менее затратный коллектор может оказаться более рентабельно при доставке заданного количества тепла. Как новый дизайн, производство и установка происходят из-за относительной стоимости эффективность альтернативных коллекторов, несомненно, изменится.

ИЗ ЧЕГО СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР?

Солнечные коллекторы строятся из самых разных материалы и в большом разнообразии дизайнов. Используемые материалы должны быть способным поворачивать погоду, как крыша или стена, и выдерживать неблагоприятное воздействие солнечного излучения. Должен быть устойчивость к коррозии или засорению из-за кислотности, щелочности или жесткость воды или смеси вода-антифриз и замерзание в корпус водосборников; осаждение пыли и влаги в корпус воздухозаборников и поломка остекления (прозрачного крышка) из-за града, теплового расширения или по другим причинам.Цель должен быть для дизайна, который даст полезный и экономичный производство тепла с минимумом ремонта, обслуживания и замена компонентов.

Покровные материалы

Стекло чаще всего используется в качестве покрытия солнечных коллекторов, используемых для отопление помещений жилых домов или промышленных или общественных зданий Приложения. Это хороший передатчик падающих солнечных лучей. излучение, но почти не пропускает лучистого тепла от поглотителя поверхность к окружающей среде.Это так называемая «теплица». эффект, или эффект «тепловой ловушки», о котором вы, возможно, слышали. Этот эффект объясняет, почему в теплый летний день внутри вашей машины становится жарко. Оконное стекло задерживает тепло в машине. Все жара не в ловушке, хотя. Стекло поглотит часть излучаемого тепла. от поглотителя, что вызовет повышение температуры стекла, и некоторое количество тепла будет потеряно из-за разницы температур между стекло и окружение.Стекло снижает потери на конвекцию.

Оконное стекло как одинарной, так и двойной прочности обычно используется. Он имеет коэффициент пропускания солнечного излучения 87%. Это означает, что 87% поступающей солнечной радиации может проходить через стекло, остальное либо отражается, либо поглощается стеклом.

Там, где существует большая опасность поломки из-за града или вандализма, проволочная сетка в полдюйма использовалась для защиты стекло от повреждений.Экран затемняет стекло и уменьшает эффективная площадь коллектора примерно на 15%, поэтому общая площадь должна быть соответственно увеличился. Обычно нет большой проблемы с поломка, однако, кроме случаев, когда скоба ударяется о стеклянную поверхность справа углы.

Пластиковые пленки или листы также используются в качестве покрывающих материалов. Только Сейчас доступно несколько типов кулачков, которые выдерживают солнечные лучи более чем год или два. Коэффициент пропускания солнечного излучения составляет 92%, но пластмассы не работают так же хорошо, как тепловая ловушка, позволяя 30% длинноволновое излучение, которое будет излучаться в окружающую среду от поглотитель.Для низкотемпературных применений, таких как сушка зерна или для временных установок, однако, пластмассы имеют определенные преимущества. Они способны выдерживать ветровые нагрузки, град и т. Д. и их легче установить и дешевле, чем стекло. Они обеспечивают конвекционный барьер, как стекло. В некоторых проектах с две крышки, используется один слой стекла вместе со слоем пластика под.

Стекловолокно для теплиц чаще всего используется в качестве покрытия в животноводческие постройки.Он работает так же, как стекло. за исключением того, что коэффициент пропускания солнечного излучения несколько меньше (примерно 80% против 87% для стекла). Также он более устойчив к поломка из-за расширения или сжатия корпуса.

Пластины абсорбера

Желательные характеристики абсорбирующей пластины: (1) абсорбировать как большую часть лучистой энергии солнц, (2) терять как можно меньше тепло, насколько это возможно в окружающую среду, и (3) для передачи тепла сохраняется до жидкости.

Пластина поглотителя, окрашенная в черный цвет, будет поглощать больше энергии излучения, чем любой другой цвет тарелки. Черная поверхность имеет впитывающую способность для солнечная радиация около 95%. Используйте плоскую черную краску для уменьшить возможное отражение.

Чтобы уменьшить количество тепла, излучаемого от пластины к в окружающей среде можно использовать селективные покрытия. Эти покрытия впитывают такое же количество лучистой энергии, что и обычные черные поверхности, но излучают, или излучать, тем более.

Для низкотемпературных применений, таких как сушка зерна или плавание подогрев бассейна, селективные покрытия, как правило, неэкономичны. В температура достаточно низкая, чтобы потери из-за излучения от пластины маленькие. Для отопления дома использование селективной поверхности может устраняет необходимость в дополнительной крышке для получения повышенная эффективность от данного коллектора.

Обычно для коллекторных пластин используются медь, алюминий, и сталь.Медь самая дорогая, но и самая высокая теплопроводность. Сталь наименее дорогая, а также самая низкая проводимость из трех. Для водогрейных коллекторов, особенно важна проводимость. Для меди вода трубки (которые прикреплены к пластине абсорбера — см. рис. 4) могут быть расположены дальше друг от друга, чем для материала с меньшей проводимостью. Еще одно важное соображение — это соединение водяных трубок с тарелка.Паяльное соединение должно быть хорошим, иначе эффективность снизится. страдать. Такое соединение представляет большую проблему с алюминием. Некоторые в тарелках используется конструкция из трубок в листе, как и во многих полках холодильников. раньше (см. рисунок 5), что обеспечивает хороший тепловой контакт.

Рисунок 4. Пластина абсорбера для водяных коллекторов.

Рисунок 5. Другой вариант солнечного коллектора водяного типа.

Если вся площадь поглотителя охвачена трансмиссией жидкости, проводимость пластины гораздо менее важна.Для воздуха коллекторы, дерево и пластмассы также использовались в качестве пластин-поглотителей. Обычно они не так эффективны, как металлы, но иногда приемлемы, так как стоимость футового метра 2 коллектор может быть уменьшен. Площадь поверхности пластины также влияет теплопередача в воздушных коллекторах. Многие конструкции включают плавники или гофры для увеличения этой площади, тем самым увеличивая теплопередачу (см. рисунок 6).

Рисунок 6.Варианты конструкции пластины поглотителя для солнечных батарей воздушного типа. коллекционеры.

Конструкция обсадной колонны

Кожух может быть деревянным, металлическим или армированным волокном. пластиковый каркас. Для деревянного каркаса основа должна быть влажной. стойкий. Каркасы из листового металла следует покрасить, чтобы избежать коррозии.

Защитное стекло должно быть надежно закреплено атмосферостойким прокладки, которые позволяют стеклу расширяться и сжиматься, при сохранении влаги.Этот компенсатор расширения / сжатия очень важно, так как стекло имеет коэффициент расширения один и в полтора раза больше стали и на два зуба больше дерева. Это соединение не так важно для пластика или стекловолокна. крышки. Утеплитель следует добавить на заднюю и открытые стороны. коллектор, чтобы уменьшить потери тепла в этом направлении.

СКОЛЬКО СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ДОСТУПНО?

Количество солнечного света, падающего на внешний слой Земли. атмосфера меняется очень мало в течение года.Как он путешествует через атмосферу к поверхности земли солнечный свет рассеиваются и поглощаются пылью, водяным паром (облаками), молекулами газа, и загрязнители воздуха. Только часть прямых солнечных лучей в конце концов ударился о землю. Потому что атмосферные условия меняются изо дня в день меняется и количество получаемой солнечной энергии.

Сезон года также определяет, сколько солнечной радиации достигает земли. Как показано на Рисунке 7, солнечные лучи падают на Северное полушарие летом более прямолинейно, вызывая больше нагревание и более высокие температуры.Менее прямая солнечная радиация в зимние месяцы также должны пропускать больше атмосферы, которая далее рассеивает и уменьшает количество ударов о землю. В рассеянное излучение, которое в конечном итоге достигает Земли вместе с прямой солнечный свет называется диффузным излучением.

Рис. 7. Изменение угла падения солнечных лучей в зависимости от сезона.

Поступающая солнечная энергия также колеблется от часа к часу.Зимой большая часть солнечной энергии поступает примерно от 9:00 утра примерно до 3:30 дня. В рамках этого период времени, скорость увеличивается до высокого значения в полдень, а затем снова уменьшается. Графически это показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Изменение средней солнечной энергии 21 декабря.

Записей фактического солнечного излучения не так много, как для осадки и температура.Большинство метеостанций, которые измеряют солнечное излучение записывают как общее количество, падающее на горизонтальную поверхность.

В таблице 2 приведены данные, накопленные за 15 лет Индианаполис, штат Индиана, за период 1951-1966 гг. Ценности выражается в БТЕ на квадратный фут в день и является средним значением за все дни. в течение месяца. Высокие и низкие измеренные значения излучения являются самые высокие и самые низкие ежемесячные записи за 25-летний период. В процент передачи отражает относительное количество чистых дней.Также показаны средние значения, которые можно ожидать на различные наклонные поверхности, выходящие на юг.

Наибольшее количество солнечной энергии будет получено, если коллектор обращен на юг, что связано с расположением солнца в небо. Чтобы получить максимальное количество солнечной радиации на поверхности зимой в Индиане его следует наклонять под углом 55-60 ° от горизонтали. Летом максимальное количество солнечное излучение попадает в коллектор под углом 25-30 ° от горизонтали (рисунок 9).Если поверхность не выходит на юг наибольший сбор происходит утром или днем, а не в солнечный полдень. Это уменьшит ежедневное общее количество собранной энергии.

Рисунок 9. Рекомендуемые углы наклона для использования зимой и летом. соответственно.

Таблица 2. Среднее солнечное излучение на поверхности в Индианаполисе, Индиана и на 40 градусах северной широты (БТЕ на кв. фут в день)

                                                           Среднее количество радиационных инцидентов на юге
           Экстрамеры  2  пр.Per-  3  Облицовка поверхности при заданном наклоне
Месяц наземный  1  High Ave Low Cent Trans. 18,4 ° (4/12 крыша) 30 ° 60 ° 90 ° (по вертикали)
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------
ЯНВ 1415 851 610 402 43% 909 1049 1220 1115
ФЕВ 1870 1183 845 660 45 1115 1234 1317 1109
МАР 2540 1397 1155 822 45 1363 1420 1374 1007
АПРЕЛЬ 3165 1758 1540 575 49 1632 1632 1364 758
МАЙ 3585 2263 1890 1433 53 1878 1796 13
ИЮН 3750 2325 2080 1780 56 2026 1914 1413 577 ИЮЛ 3645 2229 2025 1644 56 2013 1923 1488 698 Авг 3300 1935 1840 1492 56 1950 1950 1630 905 СЕНТЯБРЬ 2760 1820 1550 1286 56 1828 1966 1844 1351 ОКТ 2100 1363 1120 884 53 1478 1635 1747 1469 1345 870 680 369 44 1012 1170 1360 1241 ДЕКАБРЬ 1270 770 510 361 40 816 959 1148 1087 -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------- 1.Внеземное излучение определяется как ожидаемое, если Атмосфера была совершенно прозрачной. Для данного местоположения это зависит только от времени года. 2. Бейкер, Д. Г. и Д. А. Хейнс. 1969. Солнечная радиация и солнечный свет. Отношения. Северо-Центральное региональное научное издание № 195, г. Экспериментальная сельскохозяйственная станция Университета Миннесоты, Сент-Пол, Минн. 3. Это средний процент внеземного излучения, которое достигает поверхности земли.

Если вы знаете эффективность для данного коллектора, вы можете рассчитайте среднее количество тепла, которое вы будете получать в день в данный месяц. Например, предположим, что вы живете в Индианаполисе и у вас есть коллектор с КПД 50%. Предположим, вы хотите знать количество энергии, которое вы собираете в среднем за день в декабре с вашим коллектором, установленным на крыше под углом 30 °. Ты бы считайте из таблицы 2 значение 959 БТЕ в день.Вы бы собрали 0,5 х 959 BTU / день = 480 BTU / день в среднем за декабрь на каждый квадрат фут коллекторной площади.

ХРАНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Примерно 50% часов в году любое место находится в тьма. Система солнечного отопления должна быть спроектирована так, чтобы при необходимости обеспечьте тепло. Альтернативы: (1) использовать хранилище система, которая сохранит энергию, собранную в течение дня, чтобы быть используется ночью, (2) использовать другие средства обогрева в нерабочее время, или (3) выберите операции, которые должны выполняться только при ярком солнце, например, обогрев магазина, который используется только в течение дня.Использовать солнечная энергия в ночное время или в пасмурные периоды, накопитель тепла система должна использоваться. Одна из возможных систем — это накопление явного тепла, что является удержанием тепла материалом, как когда скала нагретый, он будет оставаться горячим некоторое время. Другой тип — тепло плавление, или скрытое тепло, хранение, которое включает в себя замораживание или оттаивание вещества.

Явное аккумулирование тепла

Явное аккумулирование тепла — наиболее широко используемая система в настоящее время.Явное хранение тепла включает в себя хранение тепла в вещество в силу изменения температуры. Две системы Обычно для этого метода используются резервуары с водой и слои горных пород.

Вода — недорогой и доступный материал для хранения. системы. Удельная теплоемкость воды составляет 1,0 БТЕ / ° F-фунт, что означает что 1 BTU тепла поднимет температуру фунта воды на 1 градус температуры. Один кубический фут воды весит 62.4 фунта, так что один кубический фут будет хранить 624 БТЕ, если его температура будет повышена 10 ° F.

В более крупном масштабе резервуар для хранения 1500 галлонов будет содержать более 6 тонн воды (12513 фунтов). При повышении температуры на 50 ° F. в танк имел бы вместимость 625 650 БТЕ. С таким перепад температур, важно иметь хорошую изоляцию вокруг резервуаров для хранения. Для перекачки воды необходимо использовать насос. из бака в коллектор, и сила тяжести вернет воду.Если используется антифриз, необходимо установить теплообменник. Иначе, Потребуется 1500 галлонов смеси незамерзающая вода / вода, что будет очень дорого. Теплообменник — это система труда, которая помещается в бак и подсоединяется к коллекторам. Горячий смесь вода / антифриз нагревает змеевики, которые, в свою очередь, нагревают воду в баке. Для извлечения тепла из накопителя горячая вода поднимается к верху резервуара, потому что он менее плотный, чем охладитель вода и ее можно стравить там.Затем он либо распространяется через весь дом или пройти через теплообменник, чтобы нагреть воздух для резиденция.

Для воздухосборников камень обычно используется в качестве хранилища. материал. Удельная теплоемкость породы составляет около 0,20 БТЕ / фунт градусов по Фаренгейту, кубический фут твердой породы весит 140 фунтов, поэтому один кубический фут твердая порода будет хранить 280 БТЕ, если ее температура повысится на 10 градусов F. Было обнаружено, что пласт толщиной от 3/4 до 3 дюймов работает лучше всего. в системе хранения.Диаметры должны быть примерно равны обеспечьте наибольшее количество пустот или пустого пространства между камнями. Это позволяет воздуху проходить и контактировать с большим площадь поверхности для нагрева породы. Также камни должны иметь гладкая поверхность для уменьшения воздушного трения. Пустое пространство в скале кровать такого типа составляет примерно 1/3 от общего объема, поэтому один кубический фут хранилища весит около 105 фунтов. Чтобы получить такой же объем хранилища в качестве резервуара для воды на 1500 галлонов вам потребуется около 625 кубических футов горные породы.Исследования в настоящее время сосредоточены на другом возможном явном тепле. методы хранения, включая бетонные блоки и землю.

Хранение тепла плавления

Хранение тепла плавления включает в себя замораживание или оттаивание вещество. Некоторые соли имеют теплоту плавления от 90 до 118 БТЕ / фунт при определенная температура. Например, для глауберовской соли (Na 2 SO 4 10 H 2 0) для растопите один фунт при температуре 91 градус по Фаренгейту.Когда соль затвердевает, она высвобождает это тепло. Высокая теплопоглощающая способность этого материала снижает требуемый размер хранилища существенно. Эквивалентное хранение соли примерно одну четвертую емкости для хранения воды и примерно одну двенадцатую часть размер склада.

Однако есть проблемы. Соли — дорогие материалы и проявили некоторую тенденцию к ухудшению, что затем требует замена через время. Исследователи работают над этими проблемами. и приемлемая система хранения соли может скоро поступить на рынок.В таблице 3 сравниваются различные методы хранения.

Таблица 3 Значения для хранения

1 для различных материалов
  БТЕ / фунт БТЕ / фут  3  БТЕ / галлон 
--------------------------------------------
 Вода 50 3120 417

 Скалы 10,5 1050 ---
 
 Соль 125 12 500 ---
-------------------------------------------
1. Для повышения температуры на 50 ° F; Камень 100 фунт / фут  3 
включая пустоты, соли 100 фунт / фут  3 , вода 62.4 фунта на
фут  3  

ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Возможности применения плоских солнечных батарей коллектора варьируются от водяного отопления и подогрева бассейна до сушку зерна и отопление животноводческих помещений, отопление и охлаждение жилых помещений. Есть много разных подходов к использованию солнечная энергия в каждой из этих областей.

ОТОПЛЕНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ

Отопление помещений с помощью солнечной энергии предполагает использование тепла полученные от солнечного коллектора для повышения температуры помещения до приемлемого или комфортного уровня.

Это может быть комната, дом, механический цех, гараж или животноводческий сарай. Солнечный коллектор может обеспечить все тепло необходимо, или только часть требований.

Есть много различных типов и комбинаций солнечных батарей. коллекторы, жидкости для хранения и перекачки, которые могут быть использованы. Мы будем посмотрите на конструкцию системы отопления для дома, использующей воздух в качестве переносить жидкость и горные породы в качестве хранилища. Затем мы разработаем систему для тот же дом без хранения.Наконец, расширим дизайн принципы, используемые для дома для содержания домашнего скота.

СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Составной частью солнечной системы отопления дома является коллектор. система хранения и средства циркуляции теплоносителя (воздух или вода). Помимо вышеперечисленных компонентов, обычный должна быть включена резервная система для удовлетворения требований к отоплению во время продолжительные периоды облачности или сильного холода.Обеспечить объем хранилища, необходимый для использования солнечной энергии. Одно только отопление здесь, в Индиане, не является ни экономичным, ни практичным. В объем был бы чрезвычайно большим. Более разумный размер для рассмотрения это от трех до пяти дней хранения тепла.

Процент потребности в отоплении, обеспечиваемый солнечными батареями. тепло варьируется в зависимости от установки. В целом для климата сравнимые с Индианой, солнечные системы были разработаны для снабжения от двадцати пяти до восьмидесяти пяти процентов от общих потребностей.В решение о том, какой процент поставки солнечного тепла зависит от относительные затраты на топливо, солнечное оборудование и изоляцию.

Схема солнечной системы отопления с накопителем представлена ​​на Рис. 10. Путь, по которому воздух проходит через систему, регулируется. заслонками. Когда светит солнце, через коллектор и нагретый воздух из коллектора согревает жилище. В ночью или в пасмурные дни воздух не направляется через коллектор, но вместо этого проходит через накопитель, который нагревает воздух для обогрева дома.Дополнительный нагревательный элемент работает от обычное топливо и добавляет тепла воздуху, если воздух из коллектор или хранилище недостаточно теплые. Когда слишком много солнечного тепла собираются и, дом не нуждается в тепле, воздух из коллектор продувается через каменное хранилище и возвращается обратно в коллектор. Накопленное тепло можно впоследствии использовать для обогрева дома.

Рисунок 10. Солнечная система отопления с накопителем.

Система без хранилища показана на рисунке 11.В этой системе воздух продувается через коллектор и обогревает жилище. как раньше, когда светит солнце. Когда не может быть солнечного тепла собранный коллектор обходится, а вспомогательный блок принимает над. Поскольку в этой системе нет накопителя, солнечное тепло может только использоваться в течение дня, когда он доступен, а любые излишки собираются нельзя использовать. На рисунке 12 показано, каким может быть коллектор воздушного типа. установлен на крыше.

Рисунок 11.Солнечная система отопления без накопителя.

Рисунок 12. Установка воздушного солнечного коллектора на крышу.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

При проектировании солнечной системы отопления необходимо учитывать несколько моментов. которые необходимо учитывать. Наличие солнечной энергии, что мы уже обсуждали, это, конечно, главное соображение. Нагревательная нагрузка для помещения также важна.

В самой реальной системе степень, в которой структура изолированы, эффективность коллектора и площадь коллектора и объем хранилища следует учитывать при проектировании системы отопления. Блок.

Нагревательная нагрузка

Нагрузка на отопление зависит от страны, в которой вы находитесь. дюйм. Размер нагрузки измеряется в единицах, называемых градусо-днями. День степени определяется как разница между внутренним дизайном температура и средняя температура наружного воздуха за конкретный день (24 часа).Например, если средняя температура 21 декабря составляет 30 ° F, то 21 декабря будет 65 — 30 — 35 градусо-дней. градусные дни. Расчетная внутренняя температура обычно принимается равной 65 ° F при определении количества градусо-дней тепловой нагрузки для дома обогрев. Общее количество дней на получение степени за год указывает на тепловая нагрузка за средний отопительный сезон.

В Индиане среднее количество градусо-дней отопления составляет около 5500 в Индианаполисе.На рисунке 13 показано, как количество дней в градусах в сутки меняется в зависимости от отопительного сезона. Площадь под этой кривой это общая сумма за сезон.

Рис. 13. Изменение количества учебных дней в день в зависимости от средний отопительный сезон.

Уровень изоляции и требования к отоплению дома

Требования к отоплению дома зависят от того, насколько хорошо потолок, стены, окна и т. д. могут противостоять выходящему потоку тепла и при желаемой внутренней температуре.

Способность строительного материала противостоять этому тепловому потоку составляет называется значением «R» материала. Значение R может быть дано на дюйм толщины материала или как общее значение толщина. Некоторые значения R для типичных строительных материалов и Компоненты перечислены в таблице 4.

Таблица 4. Значения R для обычных строительных материалов и компонентов

1
  Значение изоляции  2 
                                                 На дюйм для толщины
Указанная толщина материала 
-------------------------------------------------- ---------------------------------
1.Утеплитель из батата или одеяла
    Стекловата, минеральная вата
    или стекловолокно 3.70

2. Заливная изоляция.
    Стеклянная или минеральная вата 3,00-3,50
    Вермикулит (вспученный) 2.31-2.27
    Стружка или опилки 2,22
    Бумага или древесная масса 3,70

3. Жесткая изоляция.
    Обшивка из древесного волокна 2.27-2.63
    Пенополистирол экструдированный 4.5
    Пенополистирол формованный 3.57
    Пенополиуретан (состаренный) 6,25
    Стекловолокно 4,00

4. Обычные строительные материалы
    Бетон заливной 0,08
    Фанера 3/8 дюйма 1,25 0,47
    Фанера 1/2 "1,25 0,63
    Оргалит 1/4 "1,00 к 1.37
    Цементно-асбестовая плита 1/8 "0,03
    Выровненный по дереву сайдинг 1/2 "x 8" 0,81
    Сайдинг алюминиевый 0,61
    Плита изоляционная обшивка 1/2 "1,32
    Штукатурка 0,32
    Битумная черепица 0,44
    Деревянная черепица 0.94

5. Оконное стекло, включая состояние поверхности
    Одинарное остекление 0,89
    Стеклопакеты и Штормовые окна 1.79
    Стеклопакет двухкамерный 1.45-1.73

6. Периметр этажа
    Бетон без утеплителя по периметру 1,23
    Бетон с изоляцией по периметру 2 x 24 дюйма. 2,22

7.Воздушное пространство (3/4 дюйма или больше) 0,90

8. Состояние поверхности
    Внутренняя поверхность 0,68
    Наружная поверхность (ветер 15 миль / ч) 0,17
-------------------------------------------------- --------------------------------------
1 Из Справочника по основам ASHRAE, 1972 г. 2 Средняя температура 76 ° F
 

При определении требований к отоплению дома значения R для компоненты должны быть найдены, тогда можно определить тепловые потери.Предположим, что дом построен, как показано на рисунке 14. Значения R будут определяется следующим образом, используя цифры из Таблицы 4.

Рис. 14. Поперечное сечение утеплителя дома.
 1. Окна - одинарное стекло + штормовые окна R = 1,79

 2. Стена - изоляция из войлока 3 1/2 дюйма 3 1/2 x 3,70 12,95
            Обшивка фанерой 0,47
            Алюминиевый сайдинг 0.61
            Штукатурка 0,32
            Внутренняя поверхность 0,68
            Внешняя поверхность 0,17
            Итого 15,2 рэнд

 3. Потолок - битумная черепица.
              Обшивка дерева 3.63
              Вентилируемое приставное пространство
              Штукатурка 0,32
              Изоляция войлока 3 1/2 "12.95
              Внешняя поверхность 0,17
              Внутренняя поверхность 0,68
              Итого 17,75 рэнд

 4. Периметр - бетон, изоляция 2 x 24 дюйма, R = 2,22.
 

Теперь, когда вы знаете значения R для вашего дома, вы можете определить сколько тепла он потеряет. Во-первых, окно, стена и потолок. площади и периметр должны быть определены. Значения R тогда используется для определения количества тепла, теряемого за один градус в день.Чем больше R значение, тем меньше тепла будет потеряно. Потери тепла за сутки составляют рассчитывается следующим образом:

Шаг 1 Определите площади, периметр и объем

 (а) Периметр = 2 x (длина + ширина)
                   = 2 х (30 футов + 65 футов)
                   = 190 '
 (b) Площадь окна = 200 футов  2 

 (c) Площадь двери = пренебрежение

 (d) Площадь стены = (Периметр) x (Высота потолка) -
                     (площадь окна)
                   = (190) х (8) - 200
                   = 1320 футов
 (e) Площадь потолка = длина x ширина.
                   = (65) х (30)
                   = 1950

 (f) Объем дома = 1950 x 8
                   = 15,600 футов  3  

Шаг 2 Определение теплопотерь / градус день

 Площадь
     Теплопотери / градус сутки = ----- x 24 ч / сутки =
                           р

(а) Окна = 200 x 24 = 2681 БТЕ / градус сутки
------
                 1.79



(b) Стена = 1320 x 24 = 2084 БТЕ / градус сутки
-----
                 15,2


(c) Потолок = 1950 x 24 = 2636 БТЕ / градус сутки.
-----
                 17,75


(d) Периметр = 190 x 24 = 2054 БТЕ / градус сутки.
------
                 2,22

(e) Потери инфильтрации = (0,75) x (0,018) x (объем) x 24
                      = (0,75) (0,018) x (15 600) x 24
                      = 5054 БТЕ / градус сутки

(f) Общая потеря тепла / градус день = 14 509 БТЕ / градус день.
 

РАЗМЕР СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Теперь, когда вы определили потери тепла в своем доме, вы можете приступить к определению размеров солнечной системы отопления.Сначала мы рассмотрим система с накоплением тепла, то мы рассмотрим систему без форма хранения и сравнить конструкции.

Предположим, что мы хотели бы получать 80% необходимого тепла от солнечная энергия. Также предположим, что солнечный коллектор имеет общий КПД 45%. Суммарная тепловая нагрузка за сезон — 5560 градусные дни для Индианаполиса. Восемьдесят процентов от этого составляет 4450 градусов. дней. Чтобы обеспечить такое количество тепла, солнечной системе потребуется: обеспечить все потребности в отоплении ниже отметки 80% на Рисунке 13.Это можно сделать, спроектировав систему для внешнего температура 37 ° F, что совпадает с линией 80% при высокой температуре нагрузка 28 градусных дней в день. Коллектор и хранилище будут размер следующим образом:

A. Требуемая площадь коллектора

    Шаг 1 Общее необходимое количество тепла - БТЕ / день 
         Ранее мы обнаружили, что потери тепла составляют 14 509
         BTU / градус день

         Общие тепловые потери = 14 509 БТЕ x 28 град. Сут.
                         = 406 252 БТЕ / день

    Шаг 2 Тепло, собираемое на  2  фута коллектора 
         Предположим, мы установим коллектор на
    крыша.Угол наклона при скате крыши 4/12 составляет
    18,40 ° Из таблицы 2 мы находим, что получим
    816 БТЕ / фут  2  в декабре
         Сумма сбора = (эффективность коллектора)
                              x (БТЕ / фут  2  -день)
                            = 0,45 x 816 БТЕ / фут  2  -день
                            = 367 БТЕ / фут  2  -день

      Шаг 3 Требуемая площадь коллектора 
         Требуемая площадь коллектора
              (требуется общее количество тепла)
            знак равно
              (тепло от коллектора)

              406252 БТЕ / день
знак равно
              367 БТЕ / фут  2  -день
 
            = 1107 футов  2  

Б.Требуемый объем хранилища

Предположим, мы хотели бы иметь трехдневное хранение. Это будет позволяют нашей системе обеспечивать тепло в течение трех дней в пасмурную погоду. В зимой много пасмурных участков, мы можем не обеспечить 80% отопления на что надеялись из-за нехватки памяти. С другой стороны, мы ограничены по площади и стоимости хранения. Если выполняемые нами расчеты указать относительно небольшой объем хранения, необходимый для трех дней, мы может решить увеличить объем для обработки большего количества дней хранения, чтобы добавить гибкость системы.

  Шаг 1 Необходимый запас тепла (БТЕ) ​​
     Необходимое количество = (количество дней хранения) x
                     (потребность в отоплении БТЕ / день)
                   = 3 х 406 252
                   = 1,218,756 БТЕ

  Шаг 2 Требуемый объем горных пород 

     Объем (хранение БТЕ)
            знак равно
               (Емкость (БТЕ / фут  3 ), таблица)

                1,218,756 БТЕ
            знак равно
                1050 БТЕ / фут  3 

            = 1160 футов  3  

Вес камней составляет 105 фунтов / фут 3 , поэтому общая вес этого объема хранилища будет:

фунт 1 тонна
   1160 футов  3  x 105 ---- x ------- = 60.9 тонн
                   футы  3  2000 фунтов
 

Требуемая площадь коллектора может показаться большой, и это действительно так. Это более чем покрыло бы южную крышу вашего дома. Чтобы уменьшить размер вашего коллектора, можно сделать несколько вещей. Если бы наклон был увеличено до 600 от горизонтали, тогда потребуется меньшая площадь поскольку на квадратный фут поверхности будет поступать больше БТЕ. Если к потолку добавили утеплителя, например, потери будет уменьшено и потребуется меньше тепла.Это также позволяют уменьшить площадь. Экономика использования большего количества стихи изоляции дополнительной площади коллектора следует проверять, когда установка солнечной батареи. Последняя альтернатива — довольствоваться процентная доля арендодателя от общего количества поставляемой солнечной энергии.

Солнечные тепловые системы без накопителей

Если в системе отопления не используется накопитель, гибкость система редуцирована. Солнечное тепло можно использовать только во время день на тот период времени, когда светит солнце.Ничего не может быть использовано ночью или в пасмурные дни. Любое скопившееся избыточное тепло должно быть отброшенным.

Поскольку накопление энергии невозможно, размер коллектора Требуемый должен быть рассчитан другим способом. Среднее количество солнечная энергия, получаемая на горизонтальной поверхности, изменялась в течение типичный декабрьский день, как показано на рисунке 8. Разумная цель для отопление непосредственно от коллектора будет обеспечивать общее тепло требуется с 10:00 утра до 3:00 дня.В виде как видно из рисунка 8, полученная энергия намного больше около полудня, чем в 10:00, но значение часа для использования в определение доступности будет значением 10:00. Используя это стоимость, вы будете уверены, что получите хотя бы эту сумму от С 10:00 до 3:00 в обычный день. Сумма, полученная на тилтовом поверхность можно найти, умножив это значение на соответствующее коэффициент из таблицы 5.

Таблица 5. Коэффициент солнечной энергии, получаемой на южной наклонной поверхность на горизонтальную поверхность для Индианы (40 ° северной широты)

                     Коэффициент наклона для угла наклона: 
---------------------------------
  МЕСЯЦ 0 ° 18.4 ° 30 ° 60 ° 90 ° 
-------------------------------------------------- ---------------------
  1 января или 1 ноября 1,49 1,72 2,0 1,83

  1 февраля или 1 октября 1,32 1,46 1,56 1,31

  Март или 1 сентября 1,18 1,23 1,19 0,87

  Апрель или 1 августа 1,06 1,06 0,89 0,49

  1 мая или 1 июля 0,99 0,95 0.74 0,35

  1 июня 0,97 0,92 0,68 0,28

  1 декабря 1,60 1,88 2,25 2,13
-------------------------------------------------- ---------------------
 

При проектировании системы средняя дневная температура, не включая ночные температуры, следует использовать. В В Индианаполисе в декабре эта температура составляет 33 ° F. Количество Градусные дни для этого типичного дня будут 65 ° -33 ° = 33 градусо дня.

Определение размеров коллектора — без хранилища

Шаг 1 Определите потери тепла в час

  Ранее мы обнаружили, что потери тепла составляют 14 509 БТЕ / градус в сутки.

  Тепловые потери в час = (тепловые потери / градус в день) x (количество градусов в день)
                       --------------------------------------
                                   24 часа в сутки

                     = (14 509) х (32)
                       ----------------
                               24

                     = 19 345 БТЕ / час
 

Шаг 2 Определите количество солнечного тепла, собираемого в 10:00

    Amt.Собираемость = (Эффективность коллектора) x
                        (Коэффициент наклона из таблицы) x
                        (Солнечное излучение по горизонтали
                        поверхность в 10:00
                        БТЕ / час)
                     = (0,45) х 1,6) х (39)
                     = 28 БТЕ / фут  2  Шаг 3 Определите размер коллектора 

    Размер коллектора = (теплопотери / час)
------------------
                     (Количество коллекционных)

                   = 19.345
--------
                       28 год

                   = 690 футов  2  

Из этих расчетов мы обнаружили, что 690 футов 2 коллекторная площадь согреет ваш дом в среднем днем ​​в декабре от С 10:00 до 3:00. Это 5 часов, или 20,8% дня. Если каждый день в среднем вы сэкономите 20,8% своего счета. Но, поскольку есть много дней, в которые не будет так много энергии доступны, более реалистичное ожидание составляет 10-15% от вашей общей требования к отоплению.В течение многих дней вам нужно будет смешать более прохладный наружный воздух с нагретым воздухом из коллектора с ночи получать больше тепла, чем необходимо в течение этого периода времени. Это указывает повысить ценность системы хранения, чтобы сэкономить дополнительное тепло, которое иначе не используется.

Для машинного депо, магазина или другого здания, в котором только люди днём коллектор без хранилища становится более практичным. Ночью отопление не требуется, а температура в этом районе может быть ниже. понижен до 50-55 ° для рабочей атмосферы.Тепловые потери составляют рассчитывается так же, как и раньше. Количество дней обучения может быть сниженным, так как внутренняя температура составляет 50-55 ° вместо 65 ° F. В системе этого типа может быть установлен небольшой дополнительный обогреватель. используется вместе с солнечной системой. Затем он мог взять верх, когда день ниже среднего для радиации.

А КАК НАСЧЕТ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛА ДЛЯ ЖИВОТНОВОДСТВА?

Помещения для опороса, помещения для телят, птичники и помещения для откорма отапливались солнечной энергией.И покрытая пластина, и голая пластина типы коллекторов использовались для нагрева воздуха для вентиляции эти здания. Тип голой пластины обычно состоит из металлической крыша окрашена в черный цвет над воздуховодом. Тип покрытой пластины использует стеклопластик или пластик в качестве крышки.

Порядок проектирования солнечной системы отопления для животноводческое здание очень похоже на дом на солнечной энергии. В тепловые потери рассчитываются примерно так же, всего с несколькими исключения.Расчетная внутренняя температура обычно ниже. В помещение для опороса с лучистыми обогревателями для маленьких свиней, температура составляет примерно 60 ° F. В таблице 6 показаны некоторые общие расчетная внутренняя температура. В животноводческих помещениях потеря тепла компонент предназначен для вентиляции, а не для инфильтрации метод, используемый для дома. В Таблице 6 перечислены общие скорости воздухообмена для зима. Также необходимо учитывать тепловыделение животных, так как они выделяют значительное количество тепла.Жара убытки для помещения для опороса, показанного на Рисунке 15, будут рассчитывается следующим образом:

Шаг 1 Определите всю ОСНОВНУЮ ИНФОРМАЦИЮ

 R значения
Площадь потолка - 1536 футов  2  12,58
Площадь стен - 1056 футов  2  9,61
Fdn. Стена - 352 фута  2  8,50
Периметр - 176 футов 2.22
Объем здания - 12 288 футов  3   Шаг 2 Определите теплопотери на 1 градус в день 

     Расчет такой же, как и для дома.
пример отопления, кроме расчета вентиляции.

                          Площадь
Тепловые потери / градус в сутки = ---- x 24
р
Потеря вентиляции = (0,018) (24) (воздухообмен / час) (объем)

                     = 15,925 БТЕ / градус сутки
 

Общая теплопотеря на градус в сутки определяется, как и раньше, добавлением увеличить потери компонентов.

Шаг 3 Тепло, производимое на складе

    Произведенное тепло = (Q  с , из таблицы) x (количество животных) x (разделка / животное) x 24
                  = (320 БТЕ / ч убой) x (20 свиноматок и пометов) x (3) x 24
                  = 460 800 БТЕ / день
 

Рисунок 15. Поперечное сечение изоляции опороса.

Таблица 6. Расход воздуха в теплообменнике, выработка тепла и внутренняя конструкция. температуры для разного поголовья

                    Скорость воздухообмена Производство тепла, ед.Des. Темп.
                     (изменений / час) (БТЕ / час-цвт) (° F) 
-------------------------------------------------- ----------------------------------
Боровы 3 293 55-60

Домашняя птица 30 футов  3  / час-птица 31,2 БТЕ / час-птица 55

Молочная 6 230 50

Свиноматка и помет 2-3 320 60
 

Рассчитав теплопотери на градус в сутки, вы рассчитываете компоненты коллектора и хранилища вашей системы таким же образом они были рассчитаны на дом.Найдите количество учебных дней в день для процентного уровня солнечного тепла, которое вы хотите подавать. Их рассчитать общие тепловые потери за сутки, не забывая вычесть от этих потерь количество тепла, поставляемого складом в сутки. Используя скорректированный показатель потерь, вы можете затем рассчитать свой компонент. размеры.

На рисунке 16 показана типовая схема солнечной системы отопления, которая в качестве материала для хранения используется бетонный блок. В этом дизайне блок был добавлен в качестве фальш-стены снаружи существующего стена.Каменное хранилище также можно использовать, как в примере с домом.

Рисунок 16. Схема солнечного отопления с хранилищем бетонных блоков и хранилищем камня.

Конечно, система может быть спроектирована без хранилища. В таком системы потери в час будут найдены для дневной температуры как и раньше, и количество тепла, производимого массой (БТЕ / час), будет вычитается из этого. Процедура калибровки будет такой же, как в пример дома.Опять же, от 10 до 15% потребности в тепле с абсолютный максимум 20% — это все, что вы можете ожидать без место хранения. Одна такая система показана на рисунке 17. Воздух втягивается в двускатные концы крыши и обогревается солнечной энергией при прохождении через коллекторные каналы. Теплый воздух поступает в центральную распределительный канал вентиляторами и вдавлен в здание. это отводится через заслонки гравитационного типа в боковинах. А дополнительный обогреватель используется вовсю и в пасмурную погоду. периоды.Для летней вентиляции воздушный поток реверсируется и обдувается. через крышу в этом дизайне. Помимо солнечного тепла, воздух «забирает» часть тепла, уходящего с потолка, тем самым рекуперация тепла, которое иначе было бы потеряно.

Рисунок 17. Схема солнечной системы отопления без накопителя.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТЕПЛА

Помимо отопления помещений, солнечная энергия может использоваться в некоторых типах ситуации нагрева процесса.Это предполагает использование полученного тепла. от солнечного коллектора для нагрева или предварительного нагрева жидкости (воздуха или воды) для использование в каком-либо процессе — сушка зерна, нагрев горячей воды или промышленная сушка, например.

СУШКА ЗЕРНА

Одним из применений солнечной энергии в процессе нагрева является сушка зерна. В последние годы для определения лучших методов. Тепло от голого или накрытые коллекторы на крышах близлежащих домов. изучено, а также использование отдельно стоящих коллекторов как плоская пластина и пластиковая трубка (Рисунок 18).Все из этого применения были связаны с низкотемпературной сушкой в ​​бункере системы. Температуры, необходимые для высокоскоростных методов сушки, позволяют солнечная сушка плоскими коллекторами нецелесообразна. Сложные коллекторы концентрирующего типа могут обеспечить необходимые температуры, но в настоящее время это будет очень дорого время.

Рисунок 18. Солнечный воздухонагреватель трубчатого типа.

Определение размеров коллектора

Для сушки очищенной кукурузы, коллектор нагревает поступающую кукурузу. Воздух до 20 ° F в полдень в ясный день дает 13% влажность кукурузы.Это будет для работы «только солнечная энергия» с возможно, резервный электрический обогреватель на длительные пасмурные или дождливые периоды. Если коллектор используется в основном как дополнение к электронагревателю им достаточно повышения температуры на 10 ° F.

Допустим, у нас есть 2 000 бушелей. бункер заполнен кукурузой и нашей сушкой Система требует расхода воздуха 2,5 кубических футов в минуту / бушель. Также предположим, что мы сушится в октябре и хотелось бы добавить электрокаменку с солнечным теплом от пластикового трубчатого коллектора.Процедура для калибровки коллектора будет следующим:

Шаг 1 Необходимое количество тепла

     Amt. необходимо = (CFM) x (TEMP. RISE) x 1,1
                 = (2,5) х (10) х (1,1)
                 = 25 БТЕ / ч-бу
 

Шаг 2 Доступное количество тепла / фут 2

Таблица 7 показывает, что для октября в ясный день в полдень мы бы получить 208 бушелей на фут 2 .

     Сумма сбора = (Полученная сумма) x (Эффективность коллектора) x (Коэффициент наклона)
                     = (208) х (0,25) х (1)
                     = 52 БТЕ / ч-фут  2  

Таблица 7 Доступность солнечной радиации в полдень в ясные дни на горизонтальная поверхность (БТЕ / ч-фут2)

-------------------------------------------
         249 сентября

         208 октября

         163 ноября

         143 декабря
------------------------------------------
 

Шаг 3 Требуемая площадь коллектора

    Площадь = (Требуется тепло)
           ---------------- x (# bu)
           (Тепло собрано)

         = 25 БТЕ / ч-бу
           --------------- х (2000 б.уш.)
            52 БТЕ / ч-фут  2 

         = 962 фута  2  

Если стена бункера или стена или крыша машинного навеса использовались в качестве коллектор вытащит их на поверхность в количестве, необходимом для того, чтобы он изменен соответствующим коэффициентом из таблицы 5.

НАГРЕВ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ

Горячая вода для дома или для подогрева бассейна может быть полученные от солнечных энергетических систем. Одна система предполагает использование обычный водосборник с насосом для циркуляции воды в с подогревом. Другая система использует естественную циркуляцию для нагрева воды в коллекционер.

Второй тип системы называется термосифон солнечной воды. обогреватель. Водосборник трубчатого типа устанавливается под углом 25-55 °. от горизонтали в зависимости от сезона и обращены на юг.An изолированный резервуар для хранения емкостью около 60 галлонов монтируется таким образом, чтобы нижняя часть коллектора должна быть как минимум на 2 фута выше верхней части коллектора и изолированный сливной стакан подает холодную воду к коллектору внизу коллектора (рис. 19). Система заполнена холодной водой и когда светит солнце, вода в трубках нагревается и течет медленно вверх по стояку в накопительный бак. Процесс продолжается до плитки солнечное излучение уже недостаточно сильно, чтобы нагреть поглотитель.По в конце обычного солнечного дня бак для хранения полон горячей воды при температуре от 120 ° F в холодный зимний день до 165 ° F в жаркий летний день. Для односемейных домов резервуар емкостью 60 галлонов дала удовлетворительные результаты с площадью поглотителя 20 квадратных футов. Он должен принять меры для предотвращения замерзания, поэтому для Индианы антифриз система должна использоваться с теплообменником в баке.

Рисунок 19. Система водяного отопления «Термосифон».

Для обогрева бассейна используется солнечный коллектор с открытой пластиной. Присоединенные водяные трубки часто настолько эффективны, насколько это необходимо для Апрель-сентябрь использования. Для нагнетания воды обычно требуется насос. через трубы, так как требуется большая площадь, чем для типичного семье необходимо отопление горячей водой.

Принципы, используемые для расчета доступного тепла для зерна сушку и обогрев помещений также нельзя применять для промышленной сушки, нагрев и предварительный нагрев воздуха или воды.

ВЫБОР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ИЛИ СУШКИ

Были представлены некоторые рекомендации по определению наличие солнечной энергии и проектирование системы. Ориентация кроме юга не рассматривался в обсуждении. В эффект такой ориентации коллектора должен дать наибольшую количество сбора утром или днем ​​вместо солнечный полдень и уменьшить суточное количество собираемой энергии.Более необходимо произвести необходимые расчеты, чтобы правильно определить размер коллектора, но вы можете быть уверены, что для экспонирование в любом другом направлении.

Одна тема, которая до сих пор не обсуждалась, — это экономика. Какова экономика солнечной системы? В настоящее время Вопрос в том, что он «витает в воздухе». Стоимость сегодня указывает на то, что солнечное отопление — это вообще пограничная ситуация. Но стоит завтра может быть совсем другим.С ростом цен на топливо стоимостные отношения могут указывать на использование солнечного отопления. Если топливо если бы больше не было солнечного отопления, это выглядело бы очень привлекательно.

Решить, будет ли солнечное отопление экономичным для вашего В конкретной ситуации необходимо учитывать стоимость все материалы и элементы управления, необходимые для системы, и сравните их преимущества с точки зрения экономии топлива. Стоимость системы должен быть спроецирован на его ожидаемую жизнь.Обычные виды топлива можно сравнить на основе BTU. Один киловатт-час электроэнергии — 3412 БТЕ, один фут 3 природного газа — 1000 БТЕ, один галлон сжиженного газа = 92 000 БТЕ и один галлон мазута = 140 000 БТЕ. Зная эти Эквиваленты BTU и стоимость вашего топлива, вы можете определить, сколько деньги, которые ваша солнечная система сэкономит или будет стоить. Еще одно сравнение, которое если он произведен, это стоимость системы по сравнению со стоимостью изоляции. Если на доллар, вложенный в изоляцию, можно сэкономить больше БТЕ по сравнению с долларов, вложенных в солнечный коллектор, тогда изоляция, если он первая покупка.

Если вы хотите построить солнечную систему отопления, вам необходимо: начните планировать заранее. Свяжитесь с людьми с дизайном, похожим на тот вы рассматриваете и наблюдаете, как они работают. «Попробуй» солнечную отопление Сначала в небольших масштабах, например, обогрев гаража или магазина в течение дня. Это даст вам представление о потенциальных проблемах и представление. Наконец, рассмотрите возможность найма зарегистрированного специалиста инженер, чтобы посоветовать вам лучшую и наиболее экономичную комбинацию солнечные коллекторы, хранилище, изоляция и вспомогательный блок для вашего система.


1/81 руб.

Кооперативная консультативная работа в сельском хозяйстве и домохозяйстве, состояние Индиана, Университет Пердью и Министерство сельского хозяйства США. сотрудничество; Х. А. Уодсворт, директор, West Lafayette, IN. Выдается в выполнение актов от 8 мая и 30 июня 1914 года. Кооператив Служба распространения знаний Университета Пердью — это позитивное действие / равное возможность учреждения.

Как использовать солнечное воздушное отопление в вашем доме

Мы можем получать долю продаж от товаров, на которые есть ссылки на этой странице.Выучить больше.

Цены на топливо могут повыситься в любое время, но солнце всегда будет бесплатным. Вот почему многие люди обращаются к солнечным воздушным отопительным установкам , чтобы обеспечить комфорт в своих домах в зимний период.

Помимо поддержания тепла в домах круглый год, солнечное воздушное отопление имеет ряд преимуществ:

  • Защищает окружающую среду и снижает выбросы углекислого газа
  • Экономия на счетах за электроэнергию
  • Поддержание тепла даже без электричества
  • Меньшая зависимость от зарубежных источников топлива
  • Простота сборки при минимальном обслуживании
  • Может быть установлен непосредственно в существующие системы центрального кондиционирования воздуха
  • Срок службы 25-30 лет

Как работает солнечный воздухонагреватель?

Пластины солнечного коллектора крепятся к стене для улавливания солнечной энергии и используются для нагрева воздуха.Они смогут это сделать, даже если будет частично пасмурно. Пока есть солнечный свет, солнечные коллекторы могут поддерживать комфорт в вашем доме, собирая тепло.

Солнечные системы воздушного отопления обычно используются в дополнение к существующим системам отопления. Он работает вместе с существующей основной системой отопления для обеспечения тепла в доме, что приводит к меньшей потребности основной системы отопления в производстве тепла.

Это означает снижение стоимости топлива на 30%.

Как устанавливается система солнечного нагрева воздуха?

Теперь, когда вы знаете о преимуществах солнечной системы воздушного отопления, вы, вероятно, задаетесь вопросом, как ее установить в своем доме. Хорошая новость заключается в том, что солнечное воздушное отопление — это простая в реализации технология. Если вы занимаетесь своими руками, вы можете купить панели в Интернете и сделать это самостоятельно. Но если вы не уверены, что сможете сделать это самостоятельно, вы можете нанять профессионального установщика, который сделает это за вас.

Мы обсудим типы пластин солнечного коллектора воздуха, чтобы вы имели хорошее представление о том, чего ожидать в процессе установки.

Панели солнечных коллекторов обычно бывают двух типов; пассивное прямое усиление и активное прямое усиление . Это называется прямым усилением, потому что коллектор получает солнечное тепло, которое падает прямо на него.

Пассивный солнечный коллектор не требует вентиляторов для циркуляции воздуха через него. Он устанавливается вертикально, выходное отверстие вверху, а входное — внизу. При изменении температуры воздух всасывается снизу и нагревается по мере подъема.

С другой стороны, активный солнечный коллектор состоит из движущихся частей, которые обеспечивают циркуляцию воздуха через него. Обычно используемый для обогрева больших помещений, этот тип солнечной системы воздушного отопления не требует, чтобы вход или выход был установлен в определенном направлении.

Затем эти коллекторы помещают в защищенное от тени место, в идеале на стене, выходящей на юг, где они могут лучше всего поглощать солнечный свет. Поскольку солнечные воздушные коллекторы тяжелые, рекомендуется попросить друга помочь вам при выполнении установки своими руками.

Но является ли солнечная система отопления хорошей инвестицией?

После того, как вы оплатите первоначальные вложения в установку солнечной системы воздушного отопления, вы можете начать отопление своего дома совершенно бесплатно! Самое приятное то, что вам не нужно долго ждать, чтобы окупить свои вложения. Всего через 3-6 лет стоимость сэкономленного электричества или газа уже окупит ваши инвестиции в солнечный воздухонагреватель.

Чтобы максимально использовать преимущества солнечной системы воздушного отопления, рекомендуется проконсультироваться с профессиональным экспертом по установке солнечных батарей.Они смогут сказать вам, какой тип системы имеет лучшую производительность, самый простой в сборке и самый дешевый — для ваших индивидуальных нужд.

Если у вас есть интерес к подобным солнечным решениям, поделитесь с нами своими мыслями в комментариях ниже!

Сэкономьте деньги, переоборудовав свой дом на солнечную энергию. Подсчитайте свои сбережения.

Солнечная энергия с детьми — практические книги

Я проводил эти солнечные эксперименты с детьми в начале 1990-х, когда мои дети учились в школе.Детям всегда было интересно. Я также сделал их частью своего урока деревообработки в качестве «эксперимента дня» в течение 20 лет. В детском саду Монтессори, где я работала, мы использовали грелку для детей с солнечным обогревом. Сейчас намного больше солнечных батарей с детскими вещами. http://www.builditsolar.com/Projects/Educational/educational.htm

Извините, фотографий больше нет. Не все мы носили камеры сотовых телефонов в начале 1990-х годов.

Этот пост включает:

  • Солнечная безопасность
  • Солнечные часы
  • Солнечное поглощение
  • Солнечное отопление воздуха, воды и пищи
  • Солнечная плита для хот-догов (включает планы)
  • Фотоэлектрическое электричество
  • Solar Детский обогреватель (очень популярен у дошкольников)

Еще в 1970 году благодаря Каталогу всей Земли я обнаружил книгу Фаррингтона Дэниела Прямое использование энергии Солнца , которая была впервые опубликована в 1964 году.В нем не только рассказывается история солнечной энергии о водонагревателях и дистилляционных установках начала века, но и рассказывается, как делать солнечные печи, плиты и водонагреватели. Меня уже тогда волновало изменение климата, так что оно захватило мое воображение. Я помню, как в июле сбегал в комиссионный магазин за зонтиком. Выстелил алюминиевой фольгой, отрубил ручку, сделал подставку для чашки и заварил чай. Сделал фокусирующий коллектор линзы Френеля для нагрева воды.

Было здорово! Со временем я построил солнечный коллектор для пивной банки для своего магазина и сделал солнечный водонагреватель, покрасив старый резервуар для горячей воды в черный цвет.Мы купили дом с большими окнами, выходящими на юг, и, вероятно, получаем 20-25% тепла от солнца, просто открывая шторы. Если бы только бензин подешевел до 5 долларов за галлон. Я оставался, по крайней мере, периферийным интересом к солнечной энергии, но я начал замечать, что глаза моих друзей начинают тускнеть каждый раз, когда поднимается эта тема. Я чувствовал себя сумасшедшим дядей, который пошел за поворотом с непрактичными схемами.

Однажды утром я проснулся и понял, что говорил о солнечной энергии почти 15 лет и не особо с ней справился.Я работал с детьми, занимавшимися наукой и плотницкими работами, и мне пришло в голову, что они могут быть заинтересованы. По крайней мере, я смог сделать демонстрационный проект. Итак, я построил плиту для хот-догов на солнечных батареях. Не совсем практично, но детям это понравилось. Меня поразила их реакция: ни тусклых глаз, ни хихиканья по поводу непрактичности, только изумление и удивление, мои чувства по-прежнему. Короче говоря, реакция детей побудила меня сделать больше оборудования для демонстрации солнечной энергии, и в результате возникла двухчасовая презентация солнечной энергии для детского класса.
Я гарантирую, что эта демонстрация увлечет детей солнечной энергией.

Есть несколько направлений для последующих действий: объяснение тепловой энергии по сравнению с электрической энергией, написание истории солнечной энергии, создание собственной солнечной печи или плиты, использование математики, чтобы выяснить, сколько солнечных элементов вам нужно будет поставить. освещение в классах, изучение и использование электричества низкого напряжения или изготовление моделей лодок или автомобилей на солнечных батареях, и это лишь некоторые из них.

Ниже приводится описание моего снаряжения в порядке представления, но сначала предупреждение:

Сила солнца может вызвать пожары.Коллекторы следует использовать только под непосредственным наблюдением хорошо осведомленных взрослых. Однажды я оставил свою солнечную плиту для хот-догов без присмотра под навесом, защищенную, как мне показалось, от солнечных лучей. Солнце опустилось низко в небо и пробралось под крышу и за конец коллектора. Фокусом стала деревянная балка на шесть футов выше коллектора. Я не думал, что это возможно, но это было, и если бы кто-то не почувствовал запах дыма, здание могло бы сгореть.

Эксперименты
1.Солнечные часы
Прикрепите их к столу, чтобы они не двигались. Внутри с выключенным светом проведите свет мимо солнечных часов, чтобы проиллюстрировать, как движется тень по мере движения солнца. Вводит понятие о том, что солнце движется по южному небу зимой. Что делать: — Вне времени проверьте время, когда вы начнете, и дети вернутся и проверит его снова позже. — Скопируйте циферблат солнечных часов на бумагу, и дети смогут сделать свои собственные.

2. Черный цвет поглощает свет, белый — отражает.

Материалы:

  • Два куска меди (подойдет любой металл), около шести дюймов в квадрате, один окрашен в черный цвет, другой — в белый.Если у вас возникли проблемы с поиском меди или латуни, алюминий или сталь также поймут суть.
  • Цифровой термометр — это хорошо, но не обязательно.

Когда вы кладете их на солнце, дети легко чувствуют, насколько больше тепла поглощает черный, чем белый. Проверьте разницу температур с помощью термометра.

3. То же, что № 2, но с двумя двухфунтовыми банками из-под кофе, наполненными водой, одна из которых окрашена в черный цвет, а другая — в белый.
Сделать: -То же, что и # 2 выше

4.Эксперимент с подъемом горячей воды
Этот эксперимент показывает, что происходит внутри труб солнечного водонагревателя.

Материалы:

  • Одна прозрачная пластиковая банка емкостью 1 галлон
  • Банка с сердечками артишока на 4 унции: просверлите два отверстия в крышке и приклейте в отверстия два куска соломинки для питья так, чтобы они выступали на 1/4 дюйма над и под крышкой
  • краситель пищевой

Порядок действий: Наполните большую банку холодной водой. Наполните маленькую банку горячей водой (конечно, с солнечным нагревом), добавьте пищевой краситель в горячую воду, закройте крышку и поместите маленькую банку в большую.Цветная вода, будучи более горячей, занимает меньше места, чем такое же количество молекул холодной воды, и поднимается через соломинку из маленькой фляги на верхнюю часть холодной воды в большой фляге. Как дым, идущий из трубы.

5. Нагреватель картонной коробки
Материалы:

  • мелкая картонная коробка с крышкой, примерно 12 ″ X 18 ″. Можно сделать почти коробку работать
  • Черная матовая краска
  • Кусок пластиковой пленки или тонкого плексигласа, 10 ″ X 16 ″
  • Клейкая лента
  • Цифровой термометр

Это ящичный обогреватель.Вырежьте отверстие в верхней части (крышке коробки) почти до краев. Закрепите пластиковый лист над этим отверстием изолентой. Покрасьте внутреннюю часть коробки в черный цвет. Свет будет проходить через пластик и поглощаться черной краской.

Сделать:

  • Вставьте термометр в коробку.
  • Насколько жарко? Моя приближается к 200 градусам F.
  • Вырежьте небольшое отверстие в конце коробки и (ОСТОРОЖНО) воткните внутрь пальцами.
  • Может ли окраска коробки увеличивать температуру внутри коробки?
  • Как бы вы могли улучшить работу этого обогревателя?

6.Водонагреватель
Это комбинация экспериментов 2, 4 и 5. Подробнее о конструкции водонагревателя см. Даниэль Прямое использование энергии Солнца, глава 6 . Buit it solar имеет и невероятное количество DIY проектов от простых до сложных.

http://www.builditsolar.com/Projects/Educational/educational.htm

Описание: Рамка 2 x 4 дюйма с размером 1 ″ x 4 ″. Задняя часть — фанера 1/4 дюйма. Внутренняя часть коробки изолирована пенопластом 1/2 ″, окрашенным в черный цвет высокотемпературной плоской черной краской, и содержит каркас из медных трубок.Видеть . Верх коробки покрыт прозрачным пластиком. Верх медной решетки соединен с верхом трехгаллонного пластикового ведра с краской. Нижняя часть сетки соединяется с нижней частью пластмассового ведра с краской. Вода течет по медной трубе, поднимаясь, набирая тепло, в резервуар для воды. Более холодная вода оседает на дно резервуара, а затем стекает на дно коллектора. Что делать: — Осторожно погрузите руку в воду. Здесь жарче, чем ты думаешь. — Ищите горячую воду там, где она выходит из шланга из медной трубы.Вы увидите, как он мерцает, как волны тепла, исходящие от горячего тротуара. — С помощью хирургической трубки и большого шприца введите немного воды с пищевым красителем в слив резервуара, который возвращается на дно коллектора. . — Измерьте разницу температур между верхней и нижней частью бака. — Как сделать так, чтобы водонагреватель работал лучше? — Прокомментируйте, как изобретения часто представляют собой комбинацию двух или трех идей, известных большинству людей, но соединенных умным и простым способом. В этом случае: черный поглощает тепло, горячая вода поднимается вверх, и ящик с прозрачной крышкой объединяются, чтобы стать водонагревателем.

7. Детский обогреватель на солнечных батареях
Я построил его для холодных осенних и весенних дней. Это действительно работает, и моим дошкольникам это нравится. Это просто большой обогреватель.

Материалы

  • Большой картонный сушильный ящик
  • Клейкая лента
  • Черная матовая краска
  • Кусок Visqueen 3 ″ X 4 ″

Инструкции: Вырежьте большое отверстие в боковой стенке сушильного ящика. Закройте это отверстие полиэтиленовой пленкой, заклейте края изолентой.В противоположной стороне от окна прорежьте небольшую дверь. Закрасьте коробку черным лицом к солнцу. Для чего: — Дети могут спрятаться в этом уютном помещении, чтобы согреться в холодные дни.

8. Маленькая солнечная печь (изготовить или купить)
Я купил маленькую картонную духовку (солнечное пятно) за 20 долларов. В книге Джозефа Радабо «Небесное пламя» есть хорошие планы. Вы можете купить более дорогие печи в компании Kansas Wind Power или Real Goods.

Что нужно сделать: -Я всегда делаю печенье (даже если оно маленькое) и кладу его в духовку, прежде чем мы начнем.После того, как печенье закончится, дети могут положить руки в духовку, чтобы почувствовать силу солнца.

9. Солнечная плита для хот-догов (см. Планы ниже)
Это рама в форме параболы, на которой находится пластиковое зеркало. Парабола фокусирует солнечный свет на хот-дог и сожжет его, если хот-дог не вращать. Пластиковое зеркало (продается в стеклянных магазинах) работает намного лучше, чем алюминиевая фольга, и его легче чистить. Это довольно глупое устройство, которое я использовал в своем летнем классе, и оно определенно привлекает внимание.Что делать: — Попросите детей по два или три одновременно приложить руку к фокусной точке, если они хотят. Жарко. -Разрежьте хот-доги пополам и позвольте детям приготовить сами.

10. Зонт облицованный алюминиевой фольгой (псевдопараболический отражатель)
Материалы:

  • старый зонт
  • Алюминиевая фольга
  • металлическая чашка, окрашенная в черный цвет
  • проволока отводная

Плоскогубцы

Отрежьте ручку зонтика в точке фокусировки и сделайте проволочную подставку для черной чашки.Моему потребовалось около 15 минут, чтобы нагреть чашку воды. ВНИМАТЕЛЬНО быстро вставляйте и вынимайте руку из точки фокусировки, чтобы почувствовать тепло. Нагреть воду для чая или горячего шоколада

11. Варка для линз Френеля

Сила солнца может вызвать пожары. Коллекторы следует использовать только под непосредственным наблюдением хорошо осведомленных взрослых. Однажды я оставил свою солнечную плиту для хот-догов без присмотра под навесом, защищенную, как мне показалось, от солнечных лучей. Солнце опустилось низко в небо и пробралось под крышу и за конец коллектора.Фокусом стала деревянная балка на шесть футов выше коллектора. Я не думал, что это возможно, но это было, и если бы кто-то не почувствовал запах дыма, здание могло бы сгореть.

Материалы:

  • Доска обрезная 1 X 6
  • Примерно 18 квадратных футов пластикового зеркала
  • подставка для кастрюли
  • Сковорода окрашенная в черный цвет

Сделал по чертежам VITA. Он имеет диаметр около 4 футов и имеет четыре ступеньки, каждая шириной 6 1/2 дюймов, нацеленных на точку фокусировки.Он нагревает литр воды почти до кипения за 15-20 минут. Что нужно сделать: — Нагреть воду для чая или горячего шоколада — приготовить суп или рис — Направить коллектор на солнце, чтобы фокус оставался на готовом предмете

12. Солнечные элементы
Это старая 30-ваттная панель ARCO, подключенная через вольт и амперметр к двухскоростному вентилятору с резиновыми лопастями. Что нужно сделать: — Это хорошая демонстрация, чтобы научить, что блокировка солнца блокирует энергию. Люди часто встают перед ячейками и спрашивают, почему они не работают.- У меня был набор строительных досок (https://www.youtube.com/watch?v=jKvfMxHUtS0), и я позволил детям построить дом, а затем настроить «кондиционер» с помощью небольшого вентилятора с резиновыми лопастями. — Подключите другое электрическое устройство, насос, двигатель или фары.

13. Гонка против солнечных батарей с использованием старого военного излишка ручного кривошипного генератора
Эта машина выдает около 50 ватт, но ее трудно удерживать долго. Что нужно сделать: -Дети проверяют, сколько ватт они могут произвести, и сравнивают свою мощность с мощностью солнечных элементов.

14. Книги, журналы и планы

  • Прямое использование энергии Солнца
  • Пламя небес
  • Библия на 12 В для лодок
  • Популярная наука о солнечных батареях и электростанциях
  • Чертежи солнечной печи из пивных банок
  • Прочие разное из моего солнечного файла

Вот как я сделал свою презентацию:

Устанавливаю все мое оборудование на улице на солнце в том порядке, в котором оно должно быть представлено.Поместите тесто для печенья в солнечную печь.

Войдите в класс с плитой для хот-догов, солнечными часами и двумя медными пластинами. Я поговорю с ними 5-10 минут и постараюсь осветить следующие вопросы:

Использование солнечной энергии — не новость
Пуэбло коренных американцев
Греки, Архимед поджигают корабли
Дистилляция воды в Южной Америке 1890-е годы
Бельевая веревка; и солнце входит в окно, выходящее на юг.
В энергии солнца много энергии, 1000 Вт / квадратный ярд
Виды энергии; уголь, газ, гидроэнергетика и ядерная энергия загрязняют окружающую среду, солнечная энергия используется только в процессе производства
Будет иметь важное значение в будущем, в течение всей их жизни из-за парникового эффекта
Многие виды использования солнечной энергии очень просты
Основываясь на фактах, черный цвет поглощает тепло и белый отражает это

Безопасность:
— Остерегайтесь горячей воды, она горячая
— Точки фокусировки горячие, внимательно проверьте
Я демонстрирую использование солнечных часов, выключая свет в классе и перемещая свет солнечные часы.Дети могут видеть движение тени.

Снаружи Я объясняю каждую демонстрацию по порядку, задавая вопросы после каждой.

После того, как мы проработали все демонстрации, у них дается полчаса или около того, чтобы все проверить самостоятельно.

Достаем печенье из духовки и разносим.

Затем у нас есть гонка между солнечными батареями и ручным генератором. Это включает в себя краткое объяснение того, что вольт X ампер = ватт.

Тогда внутрь для вопросов и ответов.Это лучшая часть, и дети не перестают удивлять меня своими вопросами и живым интересом.
Главная — Обзоры — Покупка — О Джеке — Ссылки — Часто задаваемые вопросы — Мастерские — Сделай сам —

Как построить плиту для хот-догов на солнечной энергии
(см. Фото вверху страницы)

У вас когда-нибудь возникало горячее желание построить плиту для хот-догов на солнечной батарее и жарить хот-дог только на солнечном тепле? Возможно нет. Тем не менее, их не так сложно построить, и я гарантирую, что вы будете первым в своем квартале, у кого он появится.В качестве бонуса ваша популярность среди соседских детей повысится на несколько ступеней.

Хотя любой может построить этот проект, вам нужно будет определиться, если вам неудобно пользоваться лобзиком, ручной пилой, дрелью, угольником и рулеткой. Это будет стоить около 40 долларов. Вот список инструментов и материалов, которые вам понадобятся вместе с пошаговыми инструкциями:

Материалы
— фанера 30 ″ X 40 ″ X 3/8 ″ или 1/2 ″ для сторон плиты
— 30 ″ X 1 ″ X 4 ″ для прокладок между сторонами фанеры
— 6 футов 1 ″ X 2 ″ Для подставок для хот-догов и подставок для плит
— пластиковое зеркало толщиной 6 ″ X 44 ″ X 1/8 ″ для поверхности отражателя.Доступен в магазинах, торгующих стеклом.
— 20 Винты для крепления листового металла размером 1 1/8 ″ для крепления сторон фанеры к распоркам
— Винты 24 3/4 ″ X # 6 для крепления зеркала к сторонам из фанеры
— 2 болта с квадратным подголовком 1 1/2 ″ X 1/4 ″ с барашковыми гайками для удержания угловых опорных рычагов.
— картон 18 ″ X 40 ″ для построения параболы.
— краска тоже костюм

Инструменты
— Рулетка
— Ручная электрическая лобзик
— Отвертки
— рашпиль и наждачная бумага
— Обрамляющий квадрат
— Малый рубанок
— хорошие темные солнцезащитные очки для использования во время готовки

ВНИМАНИЕ, ВНИМАНИЕ: СИЛА СОЛНЦА МОЖЕТ ЗАПУСТИТЬ ПОЖАР.ДАННЫЙ КОЛЛЕКТОР ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ПОД НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ НАБЛЮДЕНИЕМ СОЗНАННЫХ ВЗРОСЛЫХ. Однажды я оставил свою плиту для хот-догов под навесом, защищенную, как я думал, от солнечных лучей. Солнце садилось низко в небо и пробиралось под крышу над плитой. Фокусом стала деревянная балка в шести футах над плитой. Я не думал, что это возможно, и если бы рядом не было кого-то, кто почувствовал запах дыма, здание могло бы сгореть. Хороший способ — накрыть плиту, когда она не используется.Тогда он не сможет ничего загореться.

ИНСТРУКЦИИ
1. Сначала сделайте две стороны плиты. Нарисуйте и вырежьте параболу (рисунок №1) на куске картона. Перенесите эту форму на фанеру, как показано на чертеже компоновки фанеры №2. Две параболы составляют одну сторону.
2. Выпилить лобзиком по параболе, обозначенной на фанере. Так как лобзиком трудно вырезать гладкую кривую, эта кривая в конечном итоге получится немного неровной. Разгладьте его блочным рубанком или рашпилем.Чем точнее парабола, тем лучше будет работать ваша плита.
3. Обведите готовую параболу на второй стороне плиты. Вторую сторону вырежьте и разгладьте так же, как первую.
4. Отрежьте пять частей размером 1 ″ X 4 ″ каждая по 5 1/4 ″ длиной и закрепите их между двумя сторонами плиты, как показано на рисунке №3. Убедитесь, что концы распорок квадратные. Примечание. Длина прокладки плюс двойная толщина фанеры должна равняться ширине зеркала (6 дюймов). Если вы используете более толстую фанеру или нашли пластиковое зеркало шириной более 6 дюймов, отрегулируйте длину распорки соответственно.
5. После того, как стороны плиты будут соединены вместе, надежно прикрепите зеркало к кромке фанерной параболы с помощью винтов 3/4 ″ X # 6. Тщательно просверлите зеркало из оргстекла так, чтобы отверстия были больше шурупов, чтобы зеркало не треснуло.
6. Сделайте две вертикальные ручки, чтобы держать хот-доги. Используйте 17 ″ длиной 1 ″ X 2 ″. Отшлифуйте края и закруглите углы. Закрепите их в центре скороварки прямо вверх. Используйте винты для крепления листового металла.
7. Сделайте две опоры для плиты. Отрежьте две 16 ″ 1 X 2 ‘s.Направьте конец и просверлите регулировочные отверстия, как показано на рисунке №3. Скруглите углы и зашлифуйте края. прикрепите к верхним распоркам посередине болтами с квадратным подголовком 1/4 ″, шайбами ​​и барашковыми гайками. Эти планки будут поддерживать плиту, когда она наклонена к солнцу.
8. Немного краски, и готово. Теперь о тонкой настройке и о том, как использовать ваш коллектор.

Используйте
Вынесите коллектор на улицу в яркий солнечный день (они не работают в пасмурные дни) и направьте его на солнце. Просто для удовольствия засуньте руку в место, где будет хот-дог.Вы будете поражены, насколько жарко, и быстро вытащите руку.
Вот как найти самое горячее место для хот-догов: направив коллектор на солнце, поднесите кусок картона примерно туда, где должны были бы идти хот-доги. Спуститесь на землю и посмотрите на нижнюю часть картона, и вы увидите яркое пятно. Перемещайте картон вверх и вниз, чтобы яркое пятно стало больше или меньше.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *