Самодельный солнечный коллектор: Солнечный коллектор своими руками: виды и методы сборки

Самодельный солнечный коллектор

После полного окрашивания поглощающая панель коллектора приобрела вид.

Пятна на поверхности — это следы вспучившейся краски. Вспучивание произошло из-за того, что я заливал панель краской из разных баллончиков.

Одна краска была на алкидной основе, а вторая — которая с алкидной краской «не дружит». Но для процесса нагревания это вспучивание значения не имеет, поэтому я не стал его исправлять.

После окрашивания, к концам труб были тем же термоклеем приделаны уголки с резьбой.

Уголки с резьбой позволяют легко подключать и отключать коллектор при помощи гибких армированных шлангов.

После этого я решил провести серию испытаний, чтобы проверить, как коллектор будет держать давление и температуру. Пока результаты меня не очень радуют, но обо всем по порядку.

Для испытаний я просто ставил коллектор вертикально и подавал в него воду из водопровода через нижнюю трубу. Прозрачный полипропилен с обратной стороны позволяет контролировать процесс заполнения. Как только коллектор полностью заполнялся и вода начинала выливаться через верхнюю трубу, подача воды в коллектор прекращалась. Минус такого способа в том, что он создает более высокое давление воды внизу коллектора и практически нет давления вверху.

Первое заполнение коллектора водой показало, что в клеевом стыке труб и поликарбоната есть несколько протечек. Причем протечки обнаружились вверху, где давление было низкое. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки протечки.

Второе подключение — ни где ничего не течет. Чтобы создать давление в районе верхней трубы я просто поднимал повыше конец отводящего гибкого шланга. Опять обнаружилась протечка. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки протечки.

Третье подключение. Тут я набрался смелости и решил создать в панели повышенное давление, чтобы проверить, а вдруг он выдержит давление воды в водопроводе. Для создания давления я просто пальцем закрыл отводящую трубку. Воздух, оставшийся в коллекторе, должен был послужить амортизатором для плавного повышения давления. По мере нарастания давления, держать палец становилось все труднее, а потом клеевой шов у нижней трубы лопнул.

Выводы: слегка повышенное давление коллектор держит, но наглеть не стоит. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки… нет уже не точки, а целые участки протечки.

Чтобы укрепить шов, я решил сделать его гораздо ТОЛЩЕ. Клеевым пистолетом в районе шва укладывалось большое количество термоклея, а потом все это оплавлялось и выравнивалось старым советским молотковым паяльником.

Для этой работы можно было бы использовать строительный фен, но у меня его просто не было.

После долгих мучений шов получился такой.

Некрасиво конечно, но главное чтобы держалось. Очередное испытание выявило лишь одну маленькую протечку, которая была быстро устранена. Настроение к этому моменту у меня уже было не самое радужное — оптимизм по поводу прочности швов несколько угас. Поэтому проверять панель на повышенное давление я не стал, чтобы не расстраиваться еще больше.

Не прибавило мне оптимизма также и испытание пустой панели на ярком солнце. Меньше чем за минуту коллектор нагрелся до такого состояния, что стало больно к нему прикасаться. Клей на швах на солнечной стороне также очень быстро размягчился. Понятное дело, что ни о какой прочности шва в такой ситуации речи быть не может. Если в рабочем режиме вода в коллекторе будет нагреваться до такой же высокой температуры или будет нарушена циркуляция, скорей всего швы не выдержат. Тут, видимо, надо брать какой-то более тугоплавкий термоклей.

Ну да ладно. Я на все эти неудачи махнул рукой — все таки это эксперимент. Решил довести сборку солнечного коллектора до конца. А если не получится, разберу и буду делать коллектор по другой схеме.

Дальше сборка собственно весьма проста. На трубы я одел изолятор из вспененного полиэтилена:

Под панель коллектора положил лист обычного пенопласта толщиной 5 см. А сверху все это накрыл еще одним листом прозрачного поликарбоната. Поликарбонат был немного шире, поэтому края я просто загнул и впоследствии прикрутил к пенопласту шурупами

Для изготовления рамы я использовал металлический профиль для гипсокартона. Профиль выбирал исходя из предполагаемых размеров «сандвича» солнечного коллектора. У меня профиль то ли 70х30, то ли  70х40, но как оказалось, можно было брать чуть больше, например 70х70.

В профиле самым бесцеремонным образом были вырезаны отверстия для вывода наружу точек подключения солнечного коллектора.

Немного неаккуратно, но те ножницы по металлу, которые оказались у меня под рукой, иначе сделать просто не позволяли

Сборка рамки производилась на шурупы, которые предназначены для скрепления таких металлических профилей. В результате получилось такое вот изделие.

Как видно на фото, мне пришлось дополнительно «стянуть» горизонтальные участки рамки между собой. Без этой стяжки они  не хотели держать форму. Все таки для рамы был выбран слишком тонкий металлический профиль большой длины.

А вот как коллектор выглядит с обратной стороны.

На двух последних фотографиях коллектор показан на «испытательном стенде» Он был полностью заполнен водой и простоял так около часа. Протечек ни где не обнаружилось. Это обнадеживает.

Посмотрим как он покажет себя после подключения в реальных рабочих условиях.

Источник

___________________________________________________________

Солнечный коллектор своими руками — несколько эффективных вариантов

Ответственная стадия сборки

Заключительным этапом вам надо собрать корпус, который скрепит все компоненты устройства в единую конструкцию. Используя лист фанеры и деревянные бруски, нужно сбить прочный ящик. В используемых деревянных брусках заранее прорежьте пазы, в них вы потом вставите экран из поликарбоната (глубина паза около 0,5 см). Выходные отверстия для трубок можно сделать уже после того, как установите все основные компоненты. Далее, в уже собранный деревянный ящик, чтобы создать воздушный карман, вы укладываете изоляцию из минваты. Поверх минваты крепите панель со змеевиком. Края ваты подворачиваете так, чтобы змеевик не дотрагивался до стенок ящика. Нагревательная панель и панель из поликарбоната также должны иметь между собой расстояние и не прикасаться друг к другу.

Завершающая стадия состоит в обработке корпуса специальным раствором с водоотталкивающей способностью и покрывается эмалью (за исключением лицевой части).

Солнечный коллектор из старых рам

Вот и все, солнечный коллектор своими руками готов. Для того чтобы его активировать, поставьте его на опорную конструкцию, развернув лицевой частью к солнцу таким образом, чтобы лучи падали на лицевую часть под максимально прямым углом. На крыше устанавливаете бак для накопления воды, он будет служить резервуаром. К верхней части бака проведите шланг, соединенный с верхней трубкой коллектора, к нижней части от нижней трубки. Подключив воду по такой схеме, вы обеспечите работу в режиме естественной циркуляции. Согласно законам физики, горячая вода будет подыматься кверху в направлении бака, а вытесняемая холодная будет попадать в коллектор для нагрева в змеевике. Не забудьте, что к баку необходимо присоединить шланг и вентиль для забора воды из бака, а также его наполнения новой.

Чем солнечные батареи отличаются от коллекторов

Первое, что вам нужно знать — это отличия солнечной батареи и коллектора. В батарее тепловая энергия преобразуется в электрическую, аккумулируется и может быть направлена на работу электроприборов, нагрев теплоносителя и т.п. Чтобы собрать солнечную батарею, нужны фотоэлементы, последовательно соединенные в корпусе.

Коллектор предназначен для отопления дома непосредственно с помощью тепловой энергии. Солнце нагревает воду, поступающую в отопительную систему, эта же вода может быть использована для автономного горячего водоснабжения. Фотоэлементы для устройства коллектора не требуются, и материалы для установки вы вполне можете собрать в своем подручном хозяйстве.

Электронный блок-контроллер

В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.

Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.

Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы

Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.

Из медных трубок

Коллектор с медным змеевиком, оббитый изнутри листами из этого же материала чрезвычайно эффективный. Пожалуй, самый эффективных из найденных нами в сети. Трубки и полосы спаиваются специальным паяльником-автогеном на швах, стыках, поэтому медный абсорбер — это был самый трудоемкий этап, занявший 2 дня.

Медь почернили, поместив ее в ванну с персульфатом калия:

Корпус утеплили, на заднюю стенку прикрепили фольгу для отражения тепла. Все зазоры тщательно уплотнили:

Конструкцию перенесли на место, для этого ее обернули обычной пищевой пленкой, и только после транспортировки и подключения установили стекло:

Результат: в жарком южном климате под прямыми лучами медь раскалилась, вода нагрелась до кипения, были даже заметные следы плавления полимерных элементов конструкции. Целесообразно в душ с солнечным абсорбером такого типа подмешивать холодную жидкость, для чего предусмотреть отдельную бочку с ней или подачу от крана.

Пример расчета необходимой мощности

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

• обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
• обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м2 земли называется инсоляцией.

Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м2

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.

С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.

Требования к материалам для изготовления самодельного солнечного коллектора

Для изготовления каркаса солнечного коллектора для отопления своими руками применяется фанера, деревянный брус, плиты ОСП или другие подобные варианты. Как альтернативу можно использовать алюминиевый или стальной профиль со вставками из аналогичных материалов, что придаст конструкции прочность и надежность. Однако такой корпус будет иметь высокую стоимость.

Материалы должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к конструкциям, которые располагаются на открытом воздухе. Поскольку в среднем период эксплуатации солнечного коллектора составляет 20-30 лет, необходимо, чтобы материалы характеризовались высокими эксплуатационными характеристиками, которые будут оставаться неизменными на протяжении всего периода службы установки.

Древесина для корпуса должна обрабатываться водно-полимерными составами и покрываться лакокрасочными эмульсиями. Стальной профиль необходимо надежно защитить от коррозии.

Для изготовления солнечного коллектора своими руками подойдут самые простые материалы

Для изготовления абсорбера гелиостата своими руками используют доступные подручные материалы. Змеевик может быть произведен из жесткой ПВХ трубы с фитингами, гибкой ПНД трубы, гнутой медной или металлической трубки. Для абсорбера подойдет теплообменник старого холодильника. Также элемент можно выполнить из алюминиевых банок или пластиковых бутылок. Главным критерием выбора является теплопроводность материала.

Для предотвращения потерь тепла корпус следует утеплить со всех сторон. Для этих целей преимущественно используется минеральная вата или пенопласт. Хорошо себя зарекомендовал фольгированный вариант утеплителя, который обеспечит не только теплоизоляцию, но и отражение лучей солнца от поверхности.

Теплообменник закрывается защитной поверхностью, в качестве которой может быть использовано закаленное стекло или монолитный поликарбонат. Материал должен иметь рифленую, а не гладкую поверхность.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Как сделать коллектор своими руками?

Сделать воздушный солнечный коллектор не так сложно, как это может показаться. Вариантов его сооружения много, а одним из самых простых вы сами пользовались на даче. Речь идет о накопительной бочке из металла, которая выставляется на крышу и подключается к системе подачи горячей воды. Следует рассмотреть самые различные методы устройства коллекторов, которые можно выполнить своими руками для загородного дома.

Схема вакуумного солнечного коллектора.

Ставить подобную емкость надо только на южной стороне, где количество тепла будет максимальным. Сама кровля на месте установки должна быть покрыта при помощи металлического блестящего листа, чтобы усилить отражение. КПД подобного простейшего устройства отличается вполне подходящими значениями.

Зимой такая установка не столь полезна, так как тепло быстро теряется, а сама емкость просто не успевает прогреться до необходимого уровня. Поэтому использовать подобный вариант рекомендуется только в качестве вспомогательного, обеспечивающего подачу горячей воды в летнее время.

Сборка коллектора для нагрева воды своими руками может осуществляться из простейших материалов. Одним из таких является решетка от старого, уже не нужного холодильника, которая накрывается куском светопрозрачного материала. Чаще всего это стекло, но можно использовать и поликарбонат, который стоит намного дешевле, но качество его выше, он не столь подвержен механическим повреждениям, не бьется.

Для сборки коллектора необходимо приготовить:

• стальные радиаторы (плоские) — две штуки;
• коробки из стали;
• кусок светопрозрачного материала;
• фитинги, металлопластиковые трубы;
• элементы крепежа на поверхности крыши (зависят от ее формы, обычно это металлические уголки, болты и шурупы для крепежа).

Радиаторы размещаются на крыше в стальных коробках, после чего конструкция просто прикрывается куском стекла. Ниже коллектора ставится накопительный бак для воды. Все трубки прокладываются с соблюдением уклона вниз, чтобы происходила естественная циркуляция. Объем бочки обычно достаточен на уровне до 160 литров. Все соединения производятся при помощи фитингов. Труба для горячей воды подводится сверху бака, внизу радиаторов делаются дренажные краны для слива воды в холодное время.

Коллектор с вентиляторами — практичное устройство

Схема системы солнечного обогрева с вентилятором.

Третий вариант, как сделать воздушный солнечный коллектор, несколько сложнее, но эффективность оборудования будет составлять около 50 процентов, то есть в качестве дополнительного устройства для нагрева воды это отличный вариант.

Для работы понадобятся такие материалы:

• рама из дерева с фанерным днищем;
• специальный материал, обладающий отличными теплоизоляционными свойствами. Можно взять любой утеплитель, но лучше всего с фольгированным слоем;
• металлическая сетка;
• два небольших вентилятора;
• дефлектор;
• поликарбонатный прозрачный лист.

При монтаже надо в днище высверлить два отверстия круглой формы для забора воздуха. Вверху делается два отверстия квадратной формы, по которым из коллектора будет отводиться горячий воздух. После этого на дно укладывается теплоизолятор, сетка из черного металла. В круглые отверстия надо встроить два вентилятора для забора воздуха, опорные планки для дефлектора крепятся к конструкции, после чего можно монтировать сам дефлектор. Это позволит правильно сформировать воздушный поток. Сверху крепится светопрозрачный поликарбонатный лист. Когда коллектор готов, его можно прикрепить к поверхности крыши.

Такой агрегат обычно используют для обогрева помещения, получения горячей воды.

Вакуумный коллектор

Схема плоского солнечного коллектора.

Своими руками можно сделать и вакуумный коллектор для нагрева воды, но работа эта сложная, она требует определенного опыта, так как необходимо не только сделать вакуумную трубку, но и правильно впаять абсорбер. Все это требует специального оборудования и умения. Кроме того, при установке вакуумного оборудования необходимо соблюдать такие условия:

• следует правильно выбрать место для установки, убрать все затеняющие факторы. Обязательно оборудование должно быть ориентировано в сторону юга;
• движение теплоносителя в таком коллекторе возможно только снизу вверх, при этом необходимо избегать перегрева, так как установка может выйти из строя;
• в каждом ряду должно быть не больше трех коллекторов.

Для монтажа своими руками требуются навыки профессионального слесаря. Поэтому подобный солнечный коллектор рекомендуется приобретать уже в готовом виде. А вот собрать его на месте и установить можно уже без особого труда по предлагающейся инструкции от производителя.

Схема трубчатого солнечного коллектора.

5 Вакуумный коллектор – реально ли изготовить самостоятельно?

Вакуумный коллектор – это достаточно сложное устройство. В нем процесс преобразования солнечного света в тепловую энергию происходит в специальных трубках из стекла, из которых полностью откачивается воздух. В каждом стеклянном абсорбере, кроме того, предусмотрен тепловой канал. Его функцию выполняет патрубок, сделанный из меди. Именно в нем и находится теплоноситель. Соединение трубок осуществляется при помощи специальных элементов.

Особая конструкция вакуумных гелиосистем обуславливает их высокую эффективность. В подобных коллекторах почти нет потерь тепла. Поэтому они могут применяться для автономного отопления жилых строений в зимнее время, когда интенсивность солнечного света минимальная. Самодельные вакуумные системы встречаются крайне редко. Чтобы изготовить их в домашних условиях, нужно обладать специальными знаниями и умениями. Если мы хотим обзавестись вакуумным коллектором, остается один выход – приобретение готового комплекта оборудования. Собрать и установить заводской набор можно и своими руками. Схема работ будет такой:

1. Устанавливаем на выбранном участке крыши раму вакуумного коллектора. Крепление выполняем строго по инструкции производителя системы, используя рекомендованные крепежные элементы. Например, на бетонных кровлях фиксация рамы осуществляется анкерами, на шиферных – толстыми шурупами. Заполняем герметиком места, где конструкция прикрепляется к крыше.
2. Поднимаем на кровлю накопительную емкость. Если она имеет большую массу, используем трос. Прикрепляем резервуар к раме.
3. Подключаем все имеющиеся в комплекте дополнительные элементы (автоматизированные воздуховоды, электронагреватели – ТЭНы, датчики температуры и так далее).
4. Подводим к системе водопроводные трубы. Желательно использовать полипропиленовые изделия. Они не боятся низких температур воздуха на улице и способны выдерживать нагрев изнутри до 95 °С.
5. Заполняем теплоносителем бак-накопитель.
6. Проверяем систему на отсутствие протечек.
7. Монтируем в раму вакуумные трубки. Эта часть операции затруднений не вызывает. Все трубки оснащены специальными резиновыми прокладками и фиксаторами.

Завершающие этапы работ – подключение к гелиоконструкции блока управления, подвод электричества и подсоединение контроллера. Последний позволяет настраивать работу коллектора из дома.

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!

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.

Плоский коллектор

Им можно назвать солнечную панель. Плоский солнечный коллектор своими руками создать выгодно и несложно. В центре данного устройства расположена панель поглотителя. Выполнена такая панель из металлов, которые хорошо проводят тепло, чаще всего это медь или алюминий.Чтобы коллектор хорошо выполнял свою функцию, а именно максимально поглощал солнечную энергию и с минимальными потерями преобразовывал ее в тепловую, на его поверхность должен быть нанесен специальный состав. Его поверхность защищает стекло с минимальным содержанием в своем составе железа. Такое стекло обладает хорошей пропускной способностью, минимальным отражением света и является хорошей защитой от воздействий внешней среды. По периметру поглотитель имеет корпус для защиты от механических воздействий, выполнен он обычно из стали или алюминия. Корпус и нижняя часть коллектора имеют теплоизоляцию. Плоский элемент способен передавать тепло тому теплоносителю, который в нем расположен. Это может быть простая вода или антифриз.

Расположить плоский коллектор можно в любом положении. Обычно его закрепляют на крыше, но и в другом месте он будет работать не хуже. Соорудить такой солнечный коллектор своими руками можно без больших вложений.

Если говорить о заводских элементах, то плоские могут быть стандартных размеров, площадью до 2,5 м2.Если требуется большая мощность, можно устанавливать несколько стандартных панелей вместе. Они будут составлять единую систему солнечного тепла.

У плоских коллекторов есть преимущество – они дешевле аналогов вакуумных. Но при низких температурах окружающей среды такие коллекторы теряют много энергии и уровень КПД снижается. Поэтому для применения в летний период достаточно будет плоского коллектора, а вот зимой он уступит вакуумному коллектору почти в два раза.

Действие пластиковой бутылки в качестве кожуха — схематично

• Бутылки играют роль прозрачного кожуха, и не дают воздушным потокам отбирать тепло во время абсолютно ненужного взаимного теплообмена. Мало того, воздушные камеры сами становятся своеобразными аккумуляторами тепла. Налицо – парниковый эффект, который активно используется в агротехнике.
• Округлая поверхность бутылки играет роль линзы, усиливающей эффект солнечных лучей.
• Если нижнюю поверхность бутылки простелить отражающим фольгированным материалом, то можно добиться эффекта фокусировки лучей в зоне прохождения трубы. Нагрев от этого только выиграет.
• Еще один немаловажный фактор. Пластиковая прозрачная поверхность в какой-то мере снизит разрушающее негативное воздействие ультрафиолетовых лучей, который ни резина, ни пластик «не любят». Такой контур должен прослужить дольше.

Для изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:

Виды

В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:

По типу конструкции:

• Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом. 
• Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура. 

По типу теплоносителя:

• Воздушные;
• Водяные.

По способу использования теплоносителя:

• Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
• Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

По способу передачи тепла:

• Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
• Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).

Коллектор из поликарбоната

Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

• две штанги с нарезанной резьбой;
• пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
• пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
• 2 заглушки.

Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

Принцип действия

Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.

Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.

Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:

1. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя: 
2. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха: 
3. Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем: 

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:

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:

Устройство и принцип работы воздушного солнечного коллектора

Солнечный воздушный коллектор состоит из нескольких основных частей:

Схема работы воздушного солнечного коллектора

• Вся конструкция коллектора помещена в прочный и герметичный корпус, который обязательно снабжен тепловым изолятором. Тепло, попавшее внутрь коллектора не должно «утекать» наружу.
• Главная деталь любого коллектора – это солнцеприемная панель, которую еще называют поглотителем или абсорбером. Задача этой панели принять солнечную энергию, а затем передать ее воздуху, поэтому она должна быть изготовлена из материала с наибольшей теплопроводностью. Такими свойствами из доступных в быту являются медь и алюминий, реже сталь. Для лучшей теплоотдачи нижнюю часть абсорбера делают как можно большей площади, поэтому могут применяться ребра, волнистая поверхность, перфорация и другие способы. Для лучшего поглощения солнечной энергии приемная часть абсорбера окрашивается в темный матовый цвет.
• Верхняя часть коллектора герметично закрывается прозрачной изоляцией в качестве которой может применяться закаленное стекло или оргстекло, или поликарбонатное стекло.

Солнечный коллектор ориентируют на юг и придают поверхности такой наклон, чтобы максимальное количество солнечной энергии попадало на поверхность. Как говорят специалисты – для максимальной инсоляции. Холодный наружный воздух естественно или принудительно попадает в приемную часть, проходит через ребра абсорбера и выходит с другой части, снабженную фланцем для стыковки с воздуховодом, ведущим внутрь отапливаемого помещения. Стоит отметить, что вариантов конструкций солнечных коллекторов существует масса и вышеописанная  показана только для примера.

Воздушное отопление при помощи солнечных коллекторов не может в нашей климатической зоне полностью заменить основное отопление, но оно будет очень хорошим подспорьем даже в морозные зимние солнечные дни.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора. Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

• коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
• коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
• общая и апертурная площадь;
• КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Вывод

Для загородного дома, проблема с электричеством и отоплением зачастую стоит очень остро, тем более имеют приоритет решения, которые можно сделать своими руками. В нашей широте очень много солнечного света даже в зимний период. Поэтому использование солнечных батарей и коллектора, это самый лучший выход из положения. Купить солнечный коллектор затратно, но выгодно, безопасно и экологически чисто. Специализированные компании правильно установят его и дадут гарантию на использование. Объяснят как правильно обращаться с аппаратурой. Для большей эффективности и поглощения света, элементарным уходом является своевременное удаление пыли с поверхности стекла.

Реально ли собрать вакуумный солнечный коллектор своими руками?

Вакуумный солнечный коллектор представляет собой современный прибор для эффективного отопления и горячего водоснабжения жилых домов. В качестве основного источника тепловой энергии он использует инфракрасный спектр солнечного излучения. Данный вид энергии является неиссякаемым и бесплатным, в связи с этим вакуумные солнечные коллекторы обрели большую популярность. Однако их применение заставляет учитывать ряд важных нюансов.

Содержание

• 1 Как действует вакуумный агрегат
• 2 Разновидности вакуумных солнечных коллекторов
• 3 Создание солнечного коллектора вакуумного типа своими руками
• 4 Особенности правильного расположения вакуумного солнечного коллектора

Как действует вакуумный агрегат

Вакуумные коллекторы показывают высокую эффективность выработки энергии на протяжении всего года. Наружный блок коллекторов представлен трубчатой системой, внутри которой расположены теплоприемники. Из пространства между теплоприемником и стенками цилиндров откачан воздух, таким образом, там создается вакуум.

Цилиндрическая форма элементов внешней конструкции вакуумного солнечного коллектора выбрана неспроста. Она способствует перпендикулярному воздействию солнечных лучей на ось теплоприемника. Такое воздействие обеспечивает максимальную мощность выработки энергии. Трубки солнечного коллектора поглощают даже рассеянный солнечный свет, когда на улице стоит пасмурная погода. Вакуум обеспечивает предельно высокую теплоизоляцию, что позволяет солнечным коллекторам эффективно функционировать при температурах вплоть до 30 градусов по Цельсию ниже ноля.

С помощью теплоносителя энергия передается в тепловой аккумулятор (бак) и накапливается в нем

Схема работы солнечных коллекторов выглядит следующим образом. Внешний блок коллектора поглощает лучистую энергию солнца и преобразует ее в тепло. После этого она отдается теплоносителю, в роли которого обычно выступает вода. Она обладает одной из самых больших теплоемкостей среди природных веществ. С помощью теплоносителя энергия передается в тепловой аккумулятор и накапливается в нем. В роли аккумулятора выступает специальный бак.

Делается это для того, чтобы не дать выработанному теплу сразу рассеяться и сохранить его на долгое время. От аккумулирующего тепло бака расходится система трубок, которая, распространяясь по дому, обеспечивает его отопление и водоснабжение. Для циркуляции воды по системе используется насосная станция. Так упрощенно выглядит принцип работы теплового коллектора.

Разновидности вакуумных солнечных коллекторов

В основе классификации солнечных коллекторов вакуумного типа лежат две их характеристики. Это вид стеклянного цилиндра и вид используемого теплового канала.

В конструкции вакуумных коллекторов встречаются стеклянные цилиндры (трубки) двух видов:

• Коаксиальные трубки. Их конструкция предполагает наличие двух стеклянных колб, помещенных одна в другую. Пространство между внешней и внутренней колбой заполнено вакуумом. Поверхность внутренней колбы покрыта специальным веществом с высоким коэффициентом теплопоглощения. По сути внутренняя трубка и является теплоприемником. Во внутренней трубке размещен полый медный контур, заполненный эфирным составом. При нагревании данный состав испаряется и отдает полученную энергию теплоносителю, после чего обратно конденсируется.
• Перьевые трубки. В их конструкции предусмотрена одна стеклянная колба, в которую помещен специальный медный элемент – тепловой поглотитель. Для увеличения его площади он выполняется рифленым. Вследствие этого он отдаленно становится похож на перо, отсюда и пошло название. Медный тепловой абсорбер покрывается специальным составом, увеличивающим эффективность поглощения солнечных лучей и выработку тепла. Коллекторы с перьевыми трубками обладают большей эффективностью и более долговечны по сравнению с агрегатами, где используются коаксиальные трубки.

Среди используемых в коллекторах вакуумного типа тепловых каналов выделяют также два вида:

• Каналы типа Heat Pipe. Такая конструкция предполагает наличие внутри полости трубки специального теплосборника. Испаренный эфирный состав передает ему тепловую энергию, а теплосборник в свою очередь отдает ее теплоносителю для дальнейшего распространения по системе.
• Прямоточные U-образные каналы. Особенностью данной конструкции является циркуляция теплоносителя по тонкому U-образному каналу непосредственно внутри стеклянного цилиндра теплоприемника. С одной стороны входит вода, либо другой применяемый теплоноситель. Проходя по трубке, он забирает тепловую энергию от теплоприемника и выходит со второго конца уже нагретый.

Создание солнечного коллектора вакуумного типа своими руками

Создание подобной конструкции в домашних условиях процесс довольно сложный и требует высокой степени подготовки. Главная трудность сооружения такого агрегата заключается в создании внешнего блока.

Вакуумирование колбы и теплоприемник сделать без сложного оборудования невозможно, поэтому их проще купить в заводском исполнении

Качественные вакуумирование колбы, содержащей внутри еще и теплоприемник, требует не только мастерства, но и наличия сложного оборудования. Выполнить такую операцию в кустарных условиях невозможно, поэтому в приведенной инструкции будет описан способ с использованием колб заводского выпуска. Но и здесь есть свои сложности. Работы по их монтажу требуют высшей степени аккуратности.

Саму технологию сборки можно разбить на несколько этапов:

• Прежде всего, нужно соорудить раму, на которую будут крепиться внешние конструктивные элементы. Производить сборку лучше всего непосредственно по месту запланированной установки конструкции. Как правило, их размещают на крыше.
• После сборки рамы необходимо ее надежно закрепить. Особенности используемого способа крепления будут зависеть от характеристик самой кровельной конструкции. Важным этапом, общим для всех видов крыш, является герметизация отверстий, проделанных для закрепления каркаса.
• На следующем этапе необходимо установить накопительный бак, который будет выполнять задачу по аккумуляции тепла. Для этой цели нужен объемный резервуар и его установка потребует применения спецтехники, либо привлечения дополнительной рабочей силы. Также на этом этапе устанавливается насосная станция.
• Далее необходимо провести монтаж вспомогательных узлов и агрегатов, таких как ТЭН, датчик контроля температуры и воздуховод.
• Теперь необходимо провести закладку труб, по которым будет циркулировать теплоноситель. Трубы должны быть выполнены из материала устойчивого как к высоким, так и к низким температурам. Оптимальным вариантом будет использование полипропиленовых каналов.
• После монтажа трубопровода необходимо провести его проверку на герметичность в комплексе с накопительным баком. В случае обнаружения течей, перед продолжением работ их стоит устранить и провести повторную проверку.
• Далее производится установка трубок теплоприемника. Так как используются заводские изделия, необходимо внимательно ознакомиться с прилагаемой к ним инструкцией по монтажу. На данном этапе нужно попытаться просчитать все возможные нюансы, ведь допущение ошибки приведет к большим экономическим затратам. Эти изделия довольно-таки дороги.
• На следующем этапе производится установка монтажного блока и подключение его к электросети. Затем к нему подключаются вспомогательные узлы и агрегаты, установленные ранее. Далее к монтажному блоку подключается блок-контроллер, необходимый для мониторинга за состоянием всей системы.
• Завершающим этапом установки солнечного коллектора вакуумного типа станет проведение пусконаладочных работ. С их помощью выявляются и устраняются все допущенные при монтаже огрехи.

Завершение установки коллектора не означает, что о нем нужно раз и навсегда забыть. Для долгой и эффективной службы агрегата необходимо регулярно проводить его проверку и обслуживание.

Особенности правильного расположения вакуумного солнечного коллектора

Для того, чтобы вакуумный солнечный коллектор работал с максимальной эффективностью необходимо правильно расположить его в пространстве. Для северного полушария плоскость внешнего блока должна быть обращена на юг. Также имеет значение угол его наклона к горизонту. Он должен равняться широте местности, на которой происходит установка агрегата.

При установке коллектора следует учитывать геометрию крыши и угол наклона к горизонту

Кроме географических особенностей необходимо учитывать геометрию крыши, где он устанавливается. Установить коллектор нужно таким образом, чтобы тень от надстроек крыши не падала на него ни при каких обстоятельствах.

Таким образом, солнечный коллектор вакуумного типа является эффективным решением для отопления и снабжения дома горячее водой. Однако его конструктивные особенности и зависимость от движения солнца, которое является для него источником энергии, требует соблюдения ряда особенностей при его монтаже.

Еще один миф о солнечной энергии

Зак Веттер участвовал в написании этой статьи, первоначально опубликованной в журнале Home Energy . Он перепечатывается с разрешения.

В далёком 1978 году я установил свою первую солнечную систему нагрева воды. Я продолжал работать с солнечными батареями, устанавливая новые системы до тех пор, пока в 1986 году не истек срок действия налоговых льгот, и после этого я поддерживал почти все местные системы в рабочем состоянии в течение многих лет после этого. Для меня стало до боли очевидным, что простота необходима для прочности и долговечности любой солнечной тепловой системы. Сложные системы просто умирают молодыми. В то время святым граалем солнечной энергетики было создание системы стоимостью 1000 долларов, чего никому так и не удалось сделать. В наши дни вы рассчитываете заплатить от 6 000 до 10 000 долларов за установленную солнечную систему горячего водоснабжения.

Мой друг Мартин Холладей опубликовал в марте 2012 года статью под названием «Солнечные термальные источники мертвы». Он вызвал много дискуссий по поводу этой статьи, включая некоторые разногласия, поэтому в декабре 2014 года он опубликовал еще одну статью под названием «Солнечные термальные источники действительно, действительно мертвы». Мартин изучил цены на солнечную тепловую энергию и сравнил их с использованием PV и водонагревателя с тепловым насосом для выполнения той же работы. После математических расчетов оказалось, что фотоэлектрические панели и тепловой насос превзошли солнечную тепловую энергию для нагрева воды.

Но часто ответ, который вы получаете, зависит от ваших предположений, и при разработке и создании этой системы мы решили бросить вызов некоторым из этих общепринятых предположений. Во-первых, водонагреватели с тепловым насосом достаточно новы, и мы не знаем, как долго они прослужат. С другой стороны, есть большие преимущества в установке системы, которая, хотя и не защищена от замерзания, не будет повреждена замерзанием. Это причины продолжать исследовать, как заставить работать простую солнечную тепловую энергию.

Проект

Входит Зак Веттер. Зак попросил меня помочь спроектировать и установить солнечную систему горячего водоснабжения для его дома недалеко от Кармеля, штат Калифорния. Это система, установленная на крыше здания, которая объединяет жилое пространство и магазин. Он поставил перед проектом простой набор целей:

• Значительно сократить или устранить потребность во внешней энергии для обеспечения желаемого количества горячей воды.
• Создайте систему, которая хорошо работает даже в далеких от идеальных условиях. Это означает, что даже в пасмурный день большая часть (или даже вся) потребность в горячей воде удовлетворяется за счет солнечной энергии, собранной и сохраненной в системе.
• Создайте систему, практически не требующую обслуживания.

Я никогда не работал с таким требовательным списком. При проектировании и строительстве традиционной солнечной тепловой системы используется множество предположений, и они были поставлены под сомнение целями Зака. Вот некоторые из предположений, на которых мы обычно работаем:

• Солнечная энергия может обеспечить в лучшем случае 75% нагрева воды.
• С защитой от замерзания солнечный комплекс.
• Перегрев — большая проблема для солнечных батарей.
• Установка гелиоустановки непроста.
• Солнечные тепловые системы нуждаются в ежегодном обслуживании.

Правила проектирования также включают предположения:

• Нам нужны наиболее эффективные коллекторы.
• Выбор системы для зимы приведет к перегреву летом.
• Параллельный трубопровод собирает наибольшее количество БТЕ.
• Резервуары для хранения не должны быть слишком большими, так как это создаст проблемы застоя.
• Защита от замерзания определяет конструкцию системы.

Очевидно, что цели Зака ​​не соответствовали стандартным предположениям. Но я рад, что он бросил вызов условностям, потому что в конечном итоге мы построили систему, которая стоит дешевле и работает лучше, чем любая известная мне гелио-тепловая система. Система стоит около 4000 долларов и обеспечивает 95% годовых потребностей семьи Зака ​​в горячей воде. Кто-то, умеющий работать руками, мог бы сделать ту же работу примерно за 3000 долларов, если бы построил свой собственный коллектор.

Коллекционеры

Ниже приводится мысль, которая привела нас к этому. Отсутствие эффективных коллекторов вынудило бы нас построить более сложную и дорогую систему для предотвращения замерзания и перегрева. Поэтому вместо этого мы использовали действительно неэффективные коллекторы! Это просто катушки полиэтиленовой трубки диаметром ¾ дюйма под акриловым остеклением (см. изображение №2 ниже).

В коллекторах нет изоляции, поэтому они не могут перегреваться и вряд ли будут повреждены при замерзании. Максимальная температура, которую мы измерили летом без потока воды, составляет 170 ° F в коллекторах, и они без проблем замерзали много раз. Этот тип коллектора тестировался в Сан-Хосе, штат Калифорния, в течение 16 лет, и никаких проблем не возникало. По сути, это коллекторы для бассейнов, модифицированные для производства горячей воды для бытовых нужд путем простого добавления стекла. Их коммерчески производит компания Gull Industries в Сан-Хосе, Калифорния.

Каждая катушка имеет площадь 26 квадратных футов. Еще одним преимуществом использования «неэффективных» коллекторов является то, что мы избавились от необходимости прокладки медных труб к ним и от них, заменив их трубками из PEX. С традиционными медными коллекторами, которые могут застаиваться на летнем солнце при температуре до 400°F, трубы PEX плавятся довольно быстро. Но мы смогли использовать полиэтиленовую трубу и PEX почти для всего, что еще больше упростило работу (см. изображение № 3 ниже). Мы намеренно увеличили размер системы, чтобы она могла выдерживать периоды без солнца и быстро восстанавливаться, когда солнце возвращается.

Танк

Танк был еще одним соображением. Как правило, с любым баком со стеклянным покрытием (почти все нагреватели резервуарного типа в Соединенных Штатах имеют стеклянную футеровку) необходимо ежедневно переворачивать объем резервуара, чтобы предотвратить проблемы с застоем и запахом. Оказывается, анод, который поставляется со всеми резервуарами со стеклянным покрытием, вырабатывает газообразный водород, который очень нравится некоторым бактериям. Мы обошли это, установив бак Marathon на 105 галлонов от Rheem (см. Изображение № 4 ниже). Это неметаллический резервуар, в котором не требуется анод, поэтому вода не стареет и не загрязняется из-за медленного оборота. Преимущество такого большого объема хранения заключается в том, что система может продолжать поставлять горячую воду в пасмурные дни.

Еще одним преимуществом бака Marathon является его изоляция. Он имеет 3 дюйма пены, и в литературе говорится, что он теряет всего 5 ° F за 24 часа. Наша регистрация данных показывает, что в нашей ситуации это больше похоже на 6–8 ° F, но все же неплохо. Изоляция была чем-то еще, с чем мы играли.

Изоляция труб редко бывает очень толстой, но снижение теплопотерь увеличивает реальную долю солнечной энергии и снижает количество необходимой резервной энергии. Поэтому мы решили удвоить изоляцию везде, где это возможно.

Труба PEX диаметром ¾ дюйма с двумя слоями изоляции и общей толщиной стенки 1½ дюйма. После установки выглядит как одна большая труба.

Солнечные водонагреватели обычно проектируются как системы с одним или двумя баками. Один бак лучше, если вы можете заставить его работать, так как меньше оборудования, от которого можно терять тепло. В наши дни это можно легко сделать только с помощью резервного электроснабжения. Итак, еще одна вещь, которую мы сделали, — это отсоединили нижний элемент в нашем единственном резервуаре и использовали только верхний элемент для резервного копирования. Это предотвращает конкуренцию электрического источника тепла с солнечным. Мы подключили его на 120 вольт, а не на 240, поэтому не нужно было ничего делать, кроме как просто подключить его. Нагрев при половинном напряжении занимает в 4 раза больше времени, но Зак хотел хорошо протестировать солнечную батарею. Система была установлена ​​в ноябре 2014 года, и он еще не использовал резервную копию!

Контроллер

Управление системой осуществляется с помощью стандартного солнечного контроллера Goldline GL-30 (см. Изображение №5 ниже). Он измеряет температуру на солнечном коллекторе и на дне бака. Он сравнивает их и, когда коллектор становится достаточно горячим, включает насос. Регулятор имеет настройки для точной настройки этой уставки. К счастью, нам не нужен контроль, защищающий от замерзания или перегрева.

Система была проста в установке. Если посмотреть только на время установки, то это заняло всего шесть человеко-часов, что очень быстро. В старые добрые времена быстрая установка — это три парня и один долгий день, или около 24 человеко-часов. Эта система вошла так быстро по нескольким причинам:

• Мы использовали трубы PEX и полиэтилен.
• Мы установили открытые соединения с помощью нажимных фитингов Sharkbite.
• Производитель коллектора поставил нам предварительно собранную станцию ​​управления.
• Коллекторы устанавливались на крышу одним центральным болтом.
• У нас был легкий доступ к нижней части крыши.
• Коллекторы достаточно гибкие и легкие.
• 105-галлонный бак легок и удобен в перемещении.

Производительность системы

До сих пор производительность была хорошей. Мы зарегистрировали данные в нескольких точках по всей системе, чтобы понять, как она работает.

Термин «солнечная доля» используется для обозначения того, какой процент горячей воды человека нагревается солнцем. Если все сделано правильно, определение доли солнечной энергии будет включать измерение общего потребления горячей воды и вычитание доли нагрева воды, не обеспечиваемой солнцем.

Вместо этого мы решили просто замечать, когда нагретая солнцем вода становится достаточно горячей, чтобы можно было принять душ. Если хранимая вода имеет температуру около 105 ° F, она подходит для душа. Когда мы говорим, что система производит 95% горячей воды означает, что Зак принимает душ приемлемой температуры в 95% случаев. Это быстрый, нематематический способ понять, как работает система в целом. Если бы мы провели точные измерения для определения солнечной доли, она, вероятно, была бы выше 95%. Но поскольку мы считаем температуру ниже 105°F неадекватной, мы не берем на себя ответственность за воду, которая недостаточно горячая, но определенно намного выше температуры грунтовых вод.

График на изображении №6 ниже показывает работу системы в первые дни весны, когда система вносит значительный вклад в обеспечение дома горячим водоснабжением.

График на изображении №7 показывает худшее состояние системы. Вертикальные желтые полосы представляют периоды солнечного света, а вертикальные синие полосы — ночное время. Между 21-м и 22-м вы даже увидите дождь! Но обратите внимание, как всего несколько часов зимнего солнца 23 числа повышают температуру в аквариуме почти на 20°F.

Два других графика, показанные на изображении №8, иллюстрируют разницу между декабрем и мартом. На этих графиках мы измерили выходные данные каждого коллектора, чтобы увидеть, обеспечивают ли все четыре полезную производительность. Выяснилось, что первые два коллектора собрали больше БТЕ, но вторые два коллектора подняли температуру выше, так что они действительно помогли, особенно в холодное время года.

Актуальность этой конструкции

Очевидно, что существуют ограничения на то, где можно успешно установить такую ​​систему. Если эти коллекторы покрыты снегом, они могут не работать должным образом, поэтому имеет смысл избегать мест, где температура остается ниже нуля в течение длительного периода времени. Но поскольку в этой системе нет металлических труб, она может выдерживать периодическое замерзание. И если налоговые льготы являются основным мотивом для установки солнечного горячего водоснабжения, эта система не годится, потому что она еще не сертифицирована Solar Rating and Certification Corporation. Тем не менее, эта система должна стоить меньше, чем большинство других систем, даже без налоговых льгот.

Совершенно очевидно, что свежий взгляд на нагрев воды с помощью солнечной энергии — это хорошо. Разумно подвергая сомнению старые идеи и используя новые материалы и оборудование, такие как бак Marathon, трубы PEX и полиэтиленовые коллекторы, Зак подтолкнул нас к тому, чтобы добиться большего, чем я считал возможным.

Ларри Вайнгартен вырос на полуострове Монтерей в Калифорнии и большую часть своей трудовой жизни работал не по найму. Он получил лицензию генерального подрядчика в 1982 году. Ларри писал статьи о водяном нагреве и энергии для различных отраслевых журналов; преподавал по этим темам для PG&E, California State Parks, Affordable Comfort и других; и недавно помог создать DVD по этим и связанным темам. В 2006 году он закончил строительство автономного дома; Разработанный, чтобы быть очень эффективным, удобным и недорогим, это был 13-й дом, который принял участие в конкурсе 1000 Home Challenge на создание сверхэффективных домов. Он любит кошек.

Зак Веттер участвовал в написании этой статьи. Он также вырос на побережье Монтерея и уже более десяти лет работает не по найму, ремонтируя компьютеры и обучая их работе. С 2008 года Зак знакомится с широким миром энергоэффективности, улучшая свою собственность. Солнечная система водоснабжения в этой статье была вдохновлена ​​​​посещением автономного дома Ларри, который продемонстрировал, насколько много возможно с солнечной энергией.

Солнечная панель своими руками | Веб-сайт Биггин Хилл

Создайте свою собственную панель нагревания солнечной воды

Дополнительное солнечное считывание и связи:

Экономичные селена фото вольтах. прост в изготовлении и не вызовет затруднений у среднего мастера. Если вы можете установить раковину, отвес в стиральной машине, сделать книжный шкаф, то этот проект не должен быть слишком сложным. Начинающему сантехнику может понадобиться небольшая помощь. Панель может быть изготовлена ​​без помощи специальных инструментов, специальных материалов или «секретных» процессов. Ножовка, пила по дереву, дрель, молоток, отвертка, гвозди, шурупы, кисть, напильник и рулетка — вот инструменты, которые вам понадобятся больше всего. Необходимые материалы: 10-миллиметровая отожженная медная труба, 16-миллиметровый алюминиевый лист, древесина для изготовления рамы, стекловолокно, морской фанерный лист и 4-миллиметровое стекло. Эти предметы обычно можно приобрести на месте в хорошем хозяйственном магазине, у продавца сантехники или в компании, занимающейся доставкой по почте, специализирующейся на рынке DIY.

Фактические размеры, количество и спецификации будут рассмотрены чуть позже.

Эффективность

Панель разработана с учетом трех основных соображений. Во-первых, это эффективность. Это не самая эффективная конструкция панели, но она дает очень хорошие результаты. Солнечные панели обычно имеют рейтинг эффективности где-то между 40% и 60%. Эта панель должна отдавать примерно 50% собираемой энергии, что делает ее сравнимой с большинством коммерчески доступных устройств.

Стоимость

Второе соображение — стоимость. Вы можете построить эту панель примерно за 1/3 стоимости покупной панели, и даже меньше, если вы можете построить из подручных материалов. Энергия солнца бесплатна, поэтому чем меньше вы потратите на установку солнечной системы нагрева воды, тем быстрее окупятся ваши первоначальные затраты и тем дольше будет период сбора бесплатной энергии. Что подводит нас к третьему соображению; долговечность.

Долговечность

Чем дольше панель может обеспечивать полезную энергию, тем привлекательнее установка солнечной системы нагрева воды. При тщательной сборке панель должна иметь ожидаемый срок полезного использования 20 лет или более. Используемые материалы не изнашиваются быстро, а так как нет движущихся частей, то и изнашиваться нечему. Практически не требует обслуживания. Опыт показывает, что пыль и грязь на стекле не препятствуют сбору солнечной энергии. Периодические проверки, чтобы убедиться, что стеклянная крышка не треснула, деревянная рама не деформируется, а в системе нет утечек, — это все, что необходимо.

Трубопровод

В панели используются медные трубки для подачи бытовой воды через коллектор. Медь универсально приемлема для водопроводных и водопроводных систем. Он не подвергается коррозии в насыщенной кислородом воде, и пока используется подходящий ингибитор, он также не будет подвергаться коррозии в смесях вода/этилен и гликоль. Медь обладает высокими свойствами теплопроводности, необходимыми для обеспечения эффективной передачи собранного солнечного тепла в систему водоснабжения. Существующая сантехника в вашем доме почти наверняка будет медной, и новая система солнечного отопления также должна быть медной, чтобы избежать проблемы коррозии, связанной с системами из смешанных металлов. Медь не дешевая. Однако медные трубки диаметром 10 мм производятся серийно и легко доступны в бухтах по 20 м, 25 м и 30 м. Его можно купить в большинстве магазинов сантехники DIY. Он мягкий и легко принимает желаемую форму.

Пластина абсорбера

Медная трубка будет прикреплена к зачерненной пластине абсорбера. Эта пластина будет собирать лучистую энергию солнца и передавать ее в заполненную водой медную трубку. Пластина должна быть изготовлена ​​из алюминия или меди для достижения наилучших результатов. Алюминий, поскольку он дешевле меди и более доступен в большинстве регионов, является хорошим предложением. Толщина 16 swg предпочтительнее, так как более тонкие калибры имеют тенденцию деформироваться в условиях сильной жары, а более толстые калибры снижают эффективность. Пластина абсорбера будет окрашена черной краской и грунтовкой, как и медная трубка, поэтому риск гальванической коррозии будет минимальным.

Пластина абсорбера будет размещена на деревянном лотке. Лоток изготовлен из деревянного каркаса с подложкой из морского фанера. На лоток должно быть нанесено хорошее консервирующее покрытие, чтобы обеспечить минимальное техническое обслуживание в течение всего срока его эксплуатации.

Прозрачная крышка

Панель должна быть покрыта прозрачным листом для предотвращения потери тепла в прохладную погоду. Стекло предпочтительнее, потому что оно легкодоступно и имеет высокое значение светопропускания. Он будет «ловить» длинноволновое излучение, тем самым повышая эффективность панели. Следует использовать флоат-стекло толщиной 4 мм. Можно использовать акриловую пленку, тогда панель будет легче. Акрил обычно намного дешевле, чем флоат-стекло, но имейте в виду, что стекло не царапается и не обесцвечивается. Прозрачную крышку можно поместить в лоток и запечатать деревянными бусами и подходящей резинкой или смолой.

Другие предметы, которые вам понадобятся: стекловолокно (тип, используемый для изоляции чердака), несколько листов алюминиевой фольги или высокоотражающей «лунной» фольги или алюминизированной майларовой пленки, черная краска и грунтовка, а также набор шурупов для дерева, гвозди, проволока и т. д. Сантехнические материалы будут рассмотрены позже. Приведенные измерения должны соблюдаться как можно точнее. Эксперименты с большинством типов солнечных коллекторов, прежде чем принять решение о конструкции, приведенной здесь, и рекомендации по максимально возможной стандартизации конструкции панелей, чтобы результаты можно было легко сравнивать. Однако, если у вас есть доступ к менее дорогим материалам или немного другим размерам и свойствам, то обязательно используйте их.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ ДЕТАЛИ

Следуя этим конструктивным деталям, вы сможете построить солнечную панель размером 1500 мм на 900 мм, что даст площадь коллектора чуть менее 13500 мм2. Двух или трех панелей будет достаточно для среднего домохозяйства (4 человека), и вам следует обратиться к следующей таблице, чтобы определить, сколько панелей вам потребуется. Эта таблица применима только к климатическим условиям, подобным условиям на Британских островах.

Бытовые отопительные установки

Необходимое количество панелей	Емкость баллона или бака
1	15 галлонов
2	30 – 35
3	35 – 50
4	50 – 70

 

Для предотвращения замерзания воды и медных трубок панель должна иметь возможность дренажа в холодных условиях. Вода в солнечных панелях иногда может замерзнуть, когда температура наружного воздуха чуть выше точки замерзания. Альтернативой является использование непрямой или замкнутой системы и добавление в воду антифриза. Для этого требуется теплообменник в баке горячего водонагревателя, чтобы смесь антифриза и воды отделялась от бытового водоснабжения. Панели универсальны и могут использоваться в любой системе. Конструкцию можно разбить на 5 основных частей:

1.    Панельный поддон и рама
2.    Пластина-поглотитель
3.    Медная трубка
4.    Изоляция
5.    Остекление

ПАНЕЛЬНЫЙ ЛОТОК И РАМА

Рама панели должна иметь размеры 80 мм x 1500 мм. Выберите способ изготовления углов (рис. 1) и приобретите соответствующую древесину. Следует использовать хорошую твердую древесину, такую ​​как тик или кедр. Большинство продавцов древесины распилят древесину по длине и при желании обработают ее. Рекомендуется сечение 80 мм x 50 мм. (Рис.2 для деталей сечения) . Качественные угловые соединения необходимы для обеспечения хорошей защиты от атмосферных воздействий. Фальцы или выступы для приема пластины коллектора и стекла можно вырезать циркулярной пилой, а вырезанные полосы использовать в качестве краев для остекления. После изготовления рамы необходимо просверлить два отверстия диаметром 11 мм (7/16″) в боковых сторонах рамы для входа и выхода медной трубы. Их следует просверлить на расстоянии 2″ от верхней или нижней части рамы в зависимости от требований. Если в вашей системе используются две панели, вам потребуется одна левая и одна правая панель (рис. 3), чтобы обе панели соединялись в верхнем центральном положении. Вход и выход будут расположены в противоположных нижних углах, чтобы облегчить дренаж панелей в холодную погоду. При использовании трех и более панелей в параллельном соединении  (Рис.4)  то все панели могут быть одной рукой. Теперь рама может получить подложку. Для достижения наилучших результатов он должен быть морского качества, но можно использовать фанеру для наружных работ толщиной 4 мм (5/16″). Точно измерьте раму и соответственно отрежьте подложку. Поместите лист на место и прибейте гвоздями к нижней стороне рамы (рис. 5). Альтернативный метод заключается в том, чтобы вырезать паз в раме примерно на 1/4 дюйма от дна и вставить подложку, прежде чем устанавливать четвертую сторону рамы на место. Это позволит получить более аккуратную и долговечную отделку. Вся рама и подложка теперь должны быть покрыты хорошим консервантом для дерева, чтобы обеспечить долговечность отделки.

АБСОРБЕРНАЯ ПЛАСТИНА

Приобретение и обработка алюминиевого листа

Приобретите достаточное количество алюминиевых листов примерно 4’8″ x 2’8″ x 16swg для ваших нужд (или подходящего размера, чтобы поместиться в изготовленный лоток). Найдите в своих «Желтых страницах» поставщиков алюминия и свяжитесь с несколькими из них, чтобы узнать цены, прежде чем принять решение о покупке. Цены у продавцов могут значительно отличаться. Подходит алюминий типа H9 или аналогичный.

Очистите алюминий с обеих сторон и удалите любые следы масла, которые могут присутствовать. Подверните блестящую сторону листа и протравите поверхность наждачной бумагой. Это удалит небольшие следы масла и позволит краске лучше прилипнуть к поверхности. Пройдитесь по всему алюминиевому листу небольшими круговыми растирающими движениями. Затем нанесите хорошую грунтовку, такую ​​как хромат цинка или красная окись. Лучше всего приобретать краску и грунтовку в виде аэрозоля, чтобы получить максимально ровное покрытие на пластине абсорбера. Он также быстрее высохнет и придаст привлекательный вид. Маленькие аэрозольные баллончики могут быть дорогими из-за количества поставляемой краски, большой аэрозольный баллончик дает лучшее соотношение цены и качества. U-Spray поставляется в банках по 400 г (140 унций) и продается компанией Borden (UK) Ltd., Саутгемптон, SO5 9ЗБ. Их матовый черный цвет очень хорош и имеет довольно высокую скорость поглощения излучения. Двух банок будет достаточно, чтобы покрыть три пластины абсорбера. Краска быстро высыхает (обычно в течение десяти минут) и становится очень твердой, если оставить ее на ночь (рис. 6).

МЕДНАЯ ТРУБКА

Приобретение и формовка медной трубы

Следующим этапом является изготовление змеевидной медной трубы для водопровода. Используя диаграммы (рис. 9), определите, сколько медных трубок вам потребуется. От 30 до 35 футов (10 метров) — это правильно. Чем больше медной трубки, тем лучше, до определенного момента. Тип, который нужно получить, — отожженный 10 мм. Он широко используется в системах центрального отопления, и его можно приобрести у любого хорошего продавца сантехники, в мастерской центрального отопления или в многочисленных компаниях, занимающихся центральным отоплением по почте, которые рекламируются в таких журналах, как 9.0003 Обмен и Март.   Он поставляется в мягких бухтах различной длины, и ему очень легко придавать форму. Если соблюдать осторожность, медной трубке можно придать форму, согнув ее вокруг цилиндрического предмета, такого как бутылка (рис. 7). Небольшой ручной гибочный станок, такой как ручной гибочный станок Preston, идеален и обеспечит идеальный изгиб, что приведет к хорошему потоку воды через систему. Поскольку медь является очень мягким металлом, трубу легко сплющить или сплющить при изгибе без помощи формовочного станка, поэтому, если вы сгибаете вручную, убедитесь, что вы сгибаете трубу постепенно. Это может занять много времени, но вы избежите перекручивания трубы, что может привести к образованию накипи из-за ограниченного потока воды, что снижает эффективность. Если вы перегнули или раздавили трубу, вы можете вернуть ей форму, положив ее на кусок дерева и постукивая по ней деревянным молотком. Вы обнаружите, что лучший способ сгибания трубки — это сначала отсоединить трубку от катушки и выпрямить ее на полу (рис. 8), чтобы у вас был длинный прямой кусок меди, который нужно согнуть, а не сгибать от катушки. . Затем продолжайте сгибать (Рис.9), пока не получите требуемую форму (обратитесь к рис. 6). Сформированную трубку следует подвесить на отрезке проволоки и покрыть черной матовой краской.

Крепление медной трубки к абсорбирующей пластине

Когда краска высохнет, поместите сформированную медную трубку поверх алюминиевой абсорбирующей пластины (черная сторона) с небольшим подъемом на каждой поперечной пластине, чтобы вода всегда стекала вниз к нижнему выпускному отверстию для слива  (Рис. 10). С помощью белого мела отметьте рисунок медной трубки на черной пластине абсорбера и снимите медную трубку. Затем просверлите ряд небольших отверстий, по два с каждой стороны поперечины трубы (рис. 6). Через эти отверстия проходит проволока, которая плотно прижимает трубку к пластине поглотителя, обеспечивая эффективную передачу тепла воде в трубке. Затем поместите сформированную медную трубку на тарелку и начните протягивать хороший прочный провод через отверстия и поверх медной трубки. Один кусок проволоки сделает работу. Протяните один конец проволоки через начальное отверстие, над трубкой и наружу через второе отверстие, продолжая этот процесс шнуровки до тех пор, пока не будет достигнуто последнее отверстие и все поперечины не будут закрыты. Чем больше петель, тем лучше обеспечить хороший тепловой контакт между медной трубкой и пластиной поглотителя. Альтернативным методом является использование небольших медных зажимов в каждой точке крепления, их можно зафиксировать в нужном положении с помощью небольших саморезов или небольших гаек и болтов. У вас могут возникнуть трудности с приобретением этих хомутов, так как большинство хомутов для труб малого диаметра теперь пластиковые и не подходят для работы при высоких температурах. Медную трубку также можно припаять к алюминиевому листу с помощью специального припоя и флюса, но этот процесс требует тонкого контроля и не для мастера-любителя.

ИЗОЛЯЦИЯ

Стекловолокно и алюминиевая фольга

Пластина абсорбера готова к установке в лоток панели, но сначала необходимо установить изоляцию. В лоток следует уложить стекловолокно толщиной 3″. Он сожмется, когда пластина амортизатора будет опущена на него (рис. 11). Слой алюминиевой фольги для выпечки можно зажать между стекловатой и тарелкой блестящей стороной к тарелке. Это поможет остановить потерю тепла за счет отражения тепла обратно на пластину.

Опустите пластину абсорбера в лоток, убедившись, что концы впускной и выпускной труб сначала отогнуты назад, а затем вставлены в 11-миллиметровые (7/16″) отверстия по бокам панели  (рис. 12). Платформа может удерживаться на месте планками из деревянного бруса, привинченными к бокам внутренней рамы. Последний слой матовой черной краски необходим, чтобы замаскировать любые царапины на лакокрасочном покрытии, вызванные проволокой, и покрыть внутреннюю стенку деревянной рамы.

СТЕКЛО

Вставка листового стекла

Теперь панель готова к остеклению. Флоат-стекло толщиной 4 мм (320z) является рекомендуемым качеством для панелей этого размера. Флоат-стекло толщиной 3 мм можно использовать в панелях площадью до 10 кв. футов. но слишком хрупкий для больших площадей. Светопропускание стекла толщиной 4 мм составляет примерно от 88% до 90% с коэффициентом отражения 8%. Более толстое стекло будет иметь немного более низкий коэффициент пропускания. Обращайтесь со стеклом очень осторожно и попросите стекольщика доставить, если это возможно. Точно измерьте внутреннюю часть рамы и отрежьте стекло по размеру. Между верхом медного трубопровода и крышкой должен быть зазор 15 мм (1/2″) (рис. 13). Больший зазор приведет к снижению эффективности. Поместив стекло в лоток, закрепите его деревянными рейками и закрепите хорошим герметиком для защиты от влаги.

Теперь, когда панели изготовлены, их следует хранить в надежном месте до тех пор, пока они не потребуются. Храните их в вертикальном положении, чтобы не повредить входные и выходные отверстия трубок. Панели будут тяжелыми, и при их перемещении потребуется помощь.

Строительство солнечного коллектора — инспекции Safe@Home

Поль Дюффо

20 февраля 2018 г.

HVAC

Поль Дюффо

20 февраля 2018 г.

ОВКВ

В зимнее время у меня дела идут медленно и, как говорится, праздные руки делают чертову работу. В этом случае они построили солнечный коллектор для моего гаража.

Проект не требовал особых материалов, а основные планы были доступны в Интернете (правда, я их значительно подправил). В общем, проект занял пару дней. Для кого-то под рукой это был бы однодневный проект, но мои прекрасные столярные навыки начинаются и заканчиваются на «Дорогой, где моя кувалда?» сцена.

Сборка коллектора

 

Моим первым шагом после сбора припасов было создание самого коллектора. Так как я не могу следовать простому рецепту, то тут я и начал отклоняться от планов. Коллектор находится внутри рамы и поглощает солнечную энергию. Я намеревался использовать небольшой канальный вентилятор для увеличения потока воздуха, поэтому вместо того, чтобы спроектировать систему для потока вверх по экрану с использованием естественной конвекции, я сделал панель с нисходящей тягой, в которой холодный воздух поступает сверху, а вентилятор всасывает воздух. теплый воздух снизу.

Затем я сделал еще три изменения. Первоначальные планы предусматривали два слоя сетки. Я пошел с пятеркой. Я также изменил материал с пластиковой сетки на черный алюминиевый экран. (Оглядываясь назад, я думаю, что черная пластиковая сетка будет работать так же хорошо. ) Последним изменением в коллекторе было добавление черного пластика к каждому слою в шахматном порядке, чтобы воздух всегда соприкасался с твердой теплой поверхностью.

Чтобы закрепить всю сетку, я использовал раму из бруса 1×2 и установил каждый слой на токарные планки (потому что они тонкие и дешевые.)

Сборка коробчатой ​​рамы

Вот тут-то и проявилась моя общая нехватка рук. Это сочеталось как минимум с одним моментом тотального нытья. Мы скоро к этому вернемся.

Я потратил немного больше денег, чтобы купить обработанную под давлением древесину 2×12 для внешней рамы. Это можно сделать из менее дорогих материалов, но я заплатил дополнительные расходы в двойном ожидании того, что коллектор будет работать (у друзей, родственников и соседей были сомнения) и что он прослужит следующие 20 лет.

Я обрезал доску так, чтобы нижняя кромка опорной стороны была скошена, чтобы улучшить угол наклона к солнцу. Потом я вставил верхнюю и нижнюю планки и доказал себе, что могу быть идиотом.

Я построил коллектор размером четыре на восемь футов. Когда я вставил верхнюю и нижнюю часть, они были чуть больше четырех футов, поэтому я мог вставить коллектор, не разбивая его. Пока нет проблем. Я скрутил все вместе, легко, как пирог. Затем я попытался вставить коллектор — и обнаружил свою небольшую математическую ошибку. Коллектор не подходит на 1,5 дюйма. Когда я измерял более длинную ось, я не учел толщину нижней доски.

Сырье. Не имея другого выбора, кроме как ненадлежащим образом выполнять свою работу, я так и сделал. Перемерил (на этот раз осторожно!) и собрал все обратно. На этот раз внутренний коллектор подошел, хотя и немного плотнее, чем я предполагал.

Изоляция, уплотнение и воздуховод

Следующим этапом была изоляция коробки с помощью пены и герметика для герметизации всех соединений. Совет для домовладельцев: если вы хотите сэкономить на отоплении и охлаждении, не покупайте более причудливую печь или дорогие окна. Утепляйте и герметизируйте – вы вернете свои деньги через год или два.

 

После того, как изоляция была установлена, и я везде размазал герметик, я добавил воздуховоды, используя недорогие воздуховоды для сушки. Это я тоже изолировал. Перевернув его, я приклеил плексиглас к передней части рамы, и коллектор был готов к перемещению на южную сторону гаража.

Помните косой срез внизу? Вторая цель заключалась в том, чтобы добавить устойчивости всей раме, чтобы мне не нужно было прикручивать ее к стене. Рама достаточно тяжелая, чтобы ветер не мешал ей.

Воздуховод выходит за заднюю часть коробки и входит в окно. Точно так же, как я не хотел дюжину отверстий для шурупов в своем сайдинге, я не хотел и вырезать в нем отверстия. Итак, окно. Я создал воздуховоды с большей изоляцией, загерметизировал расширительной пеной и использовал окно, чтобы плотно закрыть вещи сверху так же, как с оконным кондиционером.

Внутри моего неотапливаемого гаража я протянул 20-футовый канал сушилки и добавил вентилятор. Точка разгрузки находится прямо над стиральными машинами.