Воздушный солнечный коллектор для отопления домов. Можно ли его сделать самому? – K-News
Энергетики Кыргызстана предупреждают о том, что зимой будет тяжело из-за дефицита электронергии. Если в Бишкеке часть подключена к центральному отоплению от ТЭЦ и то многоэтажки, то другая часть — частный сектор, который отапливался углем или газом, или же комбинированным отоплением может столкнуться с трудностями. И как показывает опыт часто используют и электроотопление, особенно в жилмассивах.
Уголь и газ дорогие по нынешним временам, а надежда на электроотопление может подвести. Худо-бедно в столице как-то еще можно сносно перенести зиму, но вот по регионам ситуация может оказаться напряженной. Поэтому пришло время искать альтернативные решения с использованием достижений солнечной энергии. И об одном рассказывают СМИ.
Солнечные коллекторы нагревают большие массы воздуха до очень высоких температур, даже во время мороза. Температура на улице -16 градусов, а внутри дует воздух 80 градусов.
Самый простой вариант солнечного коллектора — это чёрная коробка, которая покрыта стеклом или каким-то другим прозрачным покрытием. Солнце будет нагревать воздух внутри коробки, и вентилятор может вытягивать этот горячий воздух для отопления помещения.
В такой разновидности коллектора есть недостатки и для их устранения добавляют в пространство между дном ящика и его стеклом одно из следующих трех устройств:
- Можно добавить черную сетку, которая нагревается солнцем и передает тепло проходящему через нее воздуху;
- Добавка черного листа, а нагреваемый воздух двигается между дном и добавленным черным листом, который оказывается очень горячим, когда светит солнце;
- Добавка черных труб, по которым двигается нагреваемый воздух и чаще всего используют широко известные гибкие гофрированные трубы из алюминия или самодельные трубы из пивных банок.
Солнечный коллектор из пивных банок.
Сложно найти информацию, как правильно использовать воздушные солнечные коллекторы для отопления дома, поскольку почти все авторы предлагают вытягивать горячий воздух из коллектора внутрь отапливаемой комнаты и подавать на ход коллектора либо воздух из той же комнаты, либо холодный уличный воздух.
Воздушные коллекторы можно использовать так, как они предлагают, но проблемы отопления дома это не решает. Больше, чем 95 % его отопительной потребности приходится на время, когда коллектор не работает, то есть на утро, ночь, а также на дневные, но пасмурные часы.
Поэтому лучше, если горячий воздух из коллектора будут направляться не в комнату, а через тепловой аккумулятор из большой массы щебня и камней, которым воздух передаст свое тепло и опять вернется на вход солнечных коллекторов.
Схема устройства системы.
Например, это сделано в доме, с покрывающими его крышу воздушными солнечными коллекторами, которые на этой схеме объединяются в один контур с массой щебня. Тепло от щебне передается внутрь дома через теплопроводность пола. Также через циркуляцию теплого воздуха по проходам внутри стен, которым воздух передает свое тепло.
Ещё возникает идея расположить в этих слоях щебня трубы, где будет нагреваться вода для системы отопления дома. А также возникает идея подобного расположения труб внутри масса щебня.
Воздух идет через бетонный пол.
Конечно, щебень — это не единственная возможность аккумуляции тепла. Есть еще один дом с пассивным солнечным отоплением и его хозяева рисуют такую схему работы своей системы. Движение горячего воздуха вниз, после чего воздух проходит через каналы в бетонном полу, то есть теплый воздух аккумулируется в бетонных конструкциях дома.
Трубы в фундаменте.
Возможно вы встречали подобные идеи, с большими трубами для циркуляции горячего воздуха. Его тепло должно аккумулироваться в массе песка, который предстоит насыпать сверху на трубы.
Солнечным коллекторам будет легче справиться со своей задачей, если они должны отапливать подвал, гараж или теплицу. Но полноценное отопление дома — это уже трудная задача, которая требует большого количества коллекторов.
Еще один дом с воздушными коллекторами и почти сотни тонн щебня, который уложен в подпольном пространстве. В отопительный сезон солнечные коллекторы покрыли 100% отопления на потребности дома, но все-таки строители установили, резервную возможность отопления на случай погодных аномалий.
Тем не менее, мы должны учитывать, что зимой там тепло.
Основной проблемой отопления на воздушных коллекторах — это сложность проектирования таких отопительных систем. Создавая слишком большое сопротивление движению воздуха в коллекторе и трубах, вентиляторы могут потреблять слишком много электричества.
Поэтому типа отопления практически отсутствуют серьезные исследования. Вообще, создается впечатление, что в этой области работают только энтузиасты, а серьёзные компании даже не пытались хоть что-то здесь делать.
Солнечный коллектор своими руками.
Благодаря этим энтузиастам, можно найти описание разнообразных конструкций воздушных солнечных коллекторов, в том числе и таких, которые можно сделать в домашних условиях, с минимальными затратами денег и времени.
Хотелось бы найти исследования по замене традиционной стены дома коллекторами, которые имеют нужную жесткость, теплоизоляцию, звукоизоляцию, пригодность к внутренним отделочным работам и позволяет стене дышать.
Коллектор во всю стену.
Хотелось бы увидеть исследования по воздушным коллекторам, из которых можно составить большие стены или использовать вместо забора.
Не удается найти компетентных ответов на вопросы, какой должна быть фракция щебня тепловых аккумуляторов и как должны быть устроены их входы и выходы для воздуха.
Поделиться
Солнечный коллектор своими руками — инструкции и правила создания
На сегодняшний день использование солнечной энергии для получения тепла становится более популярным. Это связано с экономией средств, независимостью от энергоснабжающих организацией и главное, возможностью создать своими руками солнечный коллектор, который будет снабжать ваш дом теплом в холодные периоды.
Принцип работы системы солнечного коллектора
Принцип работы системы солнечного коллектора
В систему солнечного воздушного обогрева входят:
- солнечный воздушный коллектор;
- вентилятор;
- воздуховоды.
Как сделать солнечный коллектор
Солнечный коллектор, созданный самостоятельно работает по принципу парникового эффекта — солнечные лучи через стекло нагревают внутреннюю часть коллектора. Недостаточно теплый воздух поступает в коллектор, где и нагревается, а затем с более высокой температурой пропускается в помещение.
Достоинства и недостатки воздушной системы
Как и любое оборудование воздушный коллектор имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам данного оборудования можно с уверенностью отнести:
- простота в изготовлении, при небольших затратах;
- воздух в коллекторе своими руками способен нагреваться до +800С;
- благодаря отсутствию жидкости в коллекторе, система не замерзает, не бывает никаких протеканий.
Если говорить о недостатках, следует отметить:
- отсутствие возможности накопить энергию;
- результативная работа коллектора возможна только в солнечную погоду;
- для установки оборудования следует сделать два отверстия в стене.
Солнечный коллектор своими руками — подготовка к работе
Жестких рамок относительно размеров и конструкции солнечных коллекторов не существует. Вы можете самостоятельно продумать схему и расположение.
В связи с тем, что зимой солнце находится очень низко относительно горизонта, рекомендуется устанавливать воздушные коллекторы на стенах с южной стороны.
Первый шаг — прежде чем начинать работу, следует определиться с месторасположением будущего коллектора, проследить чтобы стена, на которой он будет установлен не затенялась деревьями или сооружениями.
Следующим шагом при создании солнечного коллектора своими руками следует выбрать вентилятор с нужной вам производительностью.
Рассчитать производительность конкретного вентилятора возможно самостоятельно. Вычисления выполняются исходя из расчета рабочего внутреннего объема коллектора. К примеру, если короб будет иметь размеры 2000 х 1000 х 115 мм, при учете того что толщина утеплителя 40 мм, оргстекла 10 мм, а задней стенки 5 мм, тогда внутренний объем ориентировочно составит 2 х 1 х 0,06 м3.
Далее необходимо умножить внутренний рабочий объем коллектора на 2000 и результатом станет производительность нашего вентилятора в количестве 240 м3/ч.
Самостоятельное создание системы солнечного обогрева
Первое, что необходимо сделать в процессе создания своими руками воздушного коллектора с лабиринтовой системой — сбить корпус. Он может быть выполнен из дерева или из влагостойкой фанеры. Толщина боковых стенок — 20 мм, задней — 5 мм. Размер короба получится 2000 х 1000 х 15 мм. На самом деле вы можете выбирать размеры по собственному усмотрению.
Такая система является не совсем обязательной, однако именно благодаря лабиринту повышается КПД коллектора. Это происходит потому, что длина пути прохождения воздуха увеличивается в три раза, а следовательно воздух прогревается сильнее. Для того чтобы не падала производительность вентилятора следует обратить внимание ширину проходов в лабиринте, которая не должна снижаться.
К примеру, если площадь пропускного окна составляет 176 см2, переходы в лабиринте не должны быть меньше.
Когда короб будет готов и система в нем будет установлена, его необходимо покрасить с учетом того, что коллектор будет размещаться на улице под открытым небом.
Варианты утепления воздушного солнечного коллектора
С целью достижения максимального эффекта стенки коллектора необходимо утеплить. Для этого вы можете выбрать пенополистирол, пенопласт, минеральную вату или другие утеплительные материалы. В случае если температура применения вашего утеплителя будет ниже 1700С, нужно будет дополнительно использовать специальную подложку, которая применяется для утепления каминов и дымоходов (вспененный пенополиэтилен).
Утепление можно создавать разными способами, к примеру:
- На дно укладывается минеральная вата слоем в 4 см, а затем алюминиевый лист (абсорбер) толщиной 0,2 — 0,5 мм.
- Второй вариант предусматривает укладывание на дно пенопласта (4 см), сверху него — пенополиэтилен с алюминиевой фольгой (3 мм), затем алюминиевый лист толщиной 0,2 — 0,5 мм (абсорбер).
Следует отметить, что в жаркую погоду температура в коллекторе может достигать 1700С, а в зимнее, при температуре воздуха ниже 100С температура не будет превышать 900С.
Абсорбер представляет собой поглощающую поверхность. Для этого используются листы из меди или алюминия. Эти материалы отличаются своей высокой способностью проводить тепло. При создании солнечного коллектора своими руками чаще применяются алюминиевые листы, поскольку они гораздо легче медных и значительно дешевле.
К сведению, 1 м2 алюминиевого листа (0,5 мм) весит 1, 4 кг. Лист меди такого же размера весит 4,5 кг, что повышает его стоимость. Разница значительная.
В случае если вы не можете найти алюминиевый лист, можно заменить его профнастилом или оцинкованным листом, однако нужно понимать, что несколько градусов тепла в этом случае будет теряться.
Стыки на углах абсорбера следует обработать герметиком. Это поможет предотвратить потерю драгоценного тепла и попадание пыли от утеплителя (в случае использования для этой цели минеральной ваты).
Следующим шагом после самостоятельной сборки солнечного коллектора будет подготовка впускного и выпускного отверстий. Диаметр отверстий должен соответствовать размерам вентилятора и гофрированной или воздухоотводной трубы.
Покраска и остекление солнечного коллектора
Внутреннюю поверхность солнечного коллектора следует окрашивать черной матовой краской (жаростойкой). Для этого случая отлично подойдет краска в баллончике, которая используется при окрашивании глушителей для авто, мангалов и др. Данная краска высыхает достаточно быстро, однако будет целесообразным просушить солнечный коллектор в течение одного — двух дней с целью исчезновения запахов.
Остеклить коллектор своими руками можно при помощи сотового или монолитного поликарбоната — у этих материалов широкий диапазон температуры от -400С до +1200С.
В процессе работ по остеклению, с целью предотвращения утечек тепла следует использовать герметик и резиновые уплотнители.
Фиксацию стекла можно выполнить алюминиевым уголком.
Готовый коллектор своими руками устанавливается путем просверливания в стене двух отверстий, по размеру совпадающих с диаметром воздуховодов. Не забудьте утеплить их при помощи ваты или пены, чтобы стены не забирали тепло.
Вентилятор может быть установлен внизу или вверху. Всасывающее отверстие оснащается небольшим воздушным фильтром. Для этого можно использовать пористую губку, синтепон или даже капроновый чулок.
- как сделать воздушный Солнечный коллектор
- Солнечный коллектор своими руками
Солнечный коллектор своими руками — примеры показателей температуры
Первый пример: Температура воздуха на улице +60С. Температура выхлопа составляет +650С (при учете того, что всасываемый воздух имел температуру +150С).
Второй пример: Температура воздуха на улице -50С.
Температура выхлопа составляет +370С (при учете того, что всасываемый воздух имел температуру +110С).
Коллектор собственными руками с использованием обычного стекла
Компенсировать затраты на электрическую энергию для вентилятора можно при помощи небольшой солнечной панели, которая самостоятельно или через инвертор обеспечит питание вентилятора.
Автоматизировать процесс отопления возможно путем установки термостата, имеющего выносной датчик. Датчик сможет автоматически отключать вентилятор в случае выхлопов воздуха низкой температуры. Пределы вы сможете устанавливать самостоятельно.
Рекомендуем прочесть:
Солнечный горячий воздух | Технологический центр Green Home
Меню навигации
Дом // Возобновляемые источники энергии // Solar Hot Air
Солнечные системы горячего воздуха используют тепловую энергию солнца для нагрева воздуха в дополнение к вашим потребностям в отоплении помещений. Они могут напрямую обогревать отдельные комнаты или предварительно нагревать приточный воздух для всего дома.
Эти системы являются самыми дешевыми среди фотоэлектрических и солнечных систем водоснабжения. Их эффективность преобразования энергии ниже, чем у солнечных систем горячего водоснабжения, но выше, чем у солнечных фотоэлектрических систем.
Солнечные системы горячего воздуха обычно состоят из трех основных компонентов: солнечного теплового коллектора, распределительной системы и дополнительного блока накопления тепла. Другие периферийные элементы включают вентиляторы, органы управления, фильтры и/или заслонки.
СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОРсобирает и передает солнечное тепло воздуху для распределения по дому.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМАобеспечивает циркуляцию горячего воздуха к теплообменнику, элементу накопления тепла или непосредственно в помещение с помощью воздуховодов и вентиляторов.
АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА (ДОПОЛНИТЕЛЬНО) теплопроводящие материалы или материалы с фазовым переходом, которые можно использовать для хранения тепла солнечного коллектора для последующего распределения.
Солнечные коллекторы горячего воздуха обычно монтируются на стене или крыше дома и состоят из изолированного короба, одна сторона которого имеет стекло, обеспечивающее проникновение солнечного света, а внутренняя сторона покрыта поглощающим солнечный свет материалом для сбора солнечных лучей. нагревать. Материал, поглощающий солнечные лучи, нагревает воздух, проходящий через коробку, который затем распределяется по дому.
Вытяжные коллекторы представляют собой стены из темного металла с отверстиями в них, которые размещаются на южной стене для предварительного подогрева вентиляционного воздуха для зданий. Они чаще используются в коммерческих и промышленных целях, где требования к вентиляции высоки, хотя в жилых помещениях можно использовать меньшие по размеру коллекторы вытяжного воздуха. 4
Распределение нагретого воздуха в доме может осуществляться с помощью активных или пассивных систем. В активных системах воздух проходит через коллектор в дом с помощью электрического вентилятора или воздуходувки.
В пассивных системах горячий воздух поднимается вверх и выходит через верхнюю часть коллектора, а более холодный воздух естественным образом поступает в нижнюю часть коллектора. Пассивные системы по своей природе менее эффективны, чем активные, но их установка дешевле, так как они не требуют механических элементов.
Аккумулятор тепла позволяет вашему солнечному коллектору накапливать тепло для последующего распределения после захода солнца. Исторически люди использовали камни в качестве источника тепловой массы в системах горячего воздуха, но поскольку конденсация на камнях может привести к росту плесени, этот метод хранения тепла больше не рекомендуется. В последнее время в системах для хранения тепла используются материалы с фазовым переходом (PCM). PCM меняют фазу и сохраняют тепло при определенной температуре.
Стоимость солнечной системы горячего воздуха зависит от ее размера. Например, система размером 3,6 x 7,7 футов может собирать 3450 БТЕ в час тепловой энергии и стоит примерно 1500 долларов США.
Трудно определить их окупаемость, не зная погоды, местной стоимости энергии и других факторов.
Если вы хотите установить солнечный коллектор горячего воздуха для своего дома, вам следует найти надежного подрядчика в вашем районе.
Ресурсы
- ASHRAE Солнечные переменные Презентация — PowerPoint для понимания солнечных переменных (дополнения ASHRAE)
- «Дзен дизайна пассивных нагревательных панелей» Морриса Р. Дови — стратегия пассивного дизайна, представленная владельцем дома, в которой реализован подход активного солнечного коллектора с естественным конвективным движением воздуха. На этом сайте представлена пошаговая сборка системы.
- «Руководство для потребителей: нагрейте воду солнцем» Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Руководство по внедрению технологий солнечного нагрева воды, включая справочную информацию, инвестиционные изобретения, выбор подрядчика по солнечному нагреву и другую информацию, связанную с солнечным нагревом воды.
- «Активное солнечное отопление» Министерства энергетики — Введение в солнечное отопление.
- «Калькулятор эффективности солнечного коллектора» от BuildItSolar.com. Рассчитайте среднюю эффективность и тепловую мощность системы горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии, используя температуру окружающего воздуха, температуру коллектора и интенсивность солнечного излучения.
- «Использование материалов с фазовым переходом (PCM) для обогрева и охлаждения помещений в зданиях» Университета Южной Австралии — исследование, проведенное доктором Фрэнком Бруно в Центре устойчивой энергетики в отношении PCM и их использования в различных приложениях.
- «Самостоятельные солнечные коллекторы для нагрева воздуха: выдвижная банка против сетчатых поглотителей» от Build It Solar — введение в солнечное отопление горячим воздухом, за которым следуют простые инструкции, стоимость и выводы для солнечного коллектора горячего воздуха.
- «Солнечные коллекторы горячего воздуха» от Green Building Adivsor — Тщательный обзор систем солнечного горячего воздуха и эффективности технологии.
Как обогреть дом или гараж с помощью солнечных коллекторов для нагрева воздуха, не использующих электричество или батареи