Ilmaisen aurinkoenergian käyttö on hyvä tapa säästää polttoainetta ja sähköä, joka kuluu yksityiskunnan lämmitykseen. Aurinkokunnan laajamittaista käyttöä haittaa lämpövastaanottimien ja niihin liittyvien laitteiden - varastosäiliön, kiertovesipumpun, elektronisen ohjausyksikön ja muiden varusteiden - korkea hinta. Ainoa tapa vähentää kustannuksia on valmistaa aurinkokeräin omilla käsilläsi edullisista materiaaleista ja koota vakiovannejärjestelmä.
Aurinkolämmittimien toimintaperiaate
Ennen kotitekoisen aurinkokunnan valmistamista on syytä tutkia tehdasvalmisteisten aurinkokeräimien laite - ilma ja vesi. Ensimmäisiä käytetään tilojen suoraan lämmittämiseen, jälkimmäisiä käytetään vedenlämmittiminä tai jäätymättöminä jäähdytysnestenä - jäätymisenestoaineena.
Viite. Ilma-asennukset eivät ole kovin suosittuja rajoitetun toiminnallisuuden vuoksi. Aurinkovedenlämmittimet ovat enemmän kysyttyjä, koska ne voivat tarjota lämmitystä, kuumaa vettä ja nostaa lämpötilaa ulkouima-altaissa.
Aurinkokunnan pääelementti on itse aurinkokeräin, jota tarjotaan kolmessa versiossa:
- Litteä vedenlämmitin. Se on suljettu laatikko, eristetty alhaalta. Sisällä on jäähdytyslevy (absorboija), joka on valmistettu metallilevystä, johon kuparikäämi on kiinnitetty. Yläosa on päällystetty kestävällä lasilla.
- Ilmanlämmittimen jakoputken rakenne on samanlainen kuin edellisessä versiossa, vain puhaltimen kiertämä ilma kiertää putkien läpi jäähdytysnesteen sijaan.
- Putkimaisen tyhjiöjakotukin laite on pohjimmiltaan erilainen kuin litteät mallit. Laite koostuu kestävistä lasipulloista, joihin kupariputket sijoitetaan. Niiden päät on kytketty kahteen moottoriteeseen - syöttö ja paluu, ilma pulloista pumpataan pois.
Lisäys. On olemassa eräänlainen tyhjiövedenlämmitin, jossa lasipullot suljetaan tiiviisti ja täytetään erityisellä aineella, joka haihtuu alhaisessa lämpötilassa. Haihdutuksen aikana kaasu imee suuren määrän lämpöä veteen. Lämmönsiirtoprosessissa aine tiivistyy jälleen ja virtaa pullon pohjaan kuvan osoittamalla tavalla.
Luetteloiduissa kollektorityypeissä käytetään periaatetta, jonka mukaan auringonsäteilyn lämpö siirtyy suoraan (muuten - insolaatio) virtaavaan nesteeseen tai ilmaan. Litteä vedenlämmitin toimii näin:
- Vesi tai jäätymisenestoaine liikkuu kuparilämmönvaihtimen läpi nopeudella 0,3–0,8 m / s pumppaamalla kiertovesipumpulla (vaikka ulkosuihkuille on olemassa painovoimamalleja).
- Auringonsäteet lämmittävät imukykyisen levyn ja kelan putken, joka on tiiviisti kytketty siihen. Virtaavan jäähdytysnesteen lämpötila nousee 15-80 astetta vuodenajasta, vuorokaudenajasta ja kadun säästä riippuen.
- Lämpöhäviön estämiseksi rungon pohja ja sivupinnat on eristetty polyuretaanivaahdolla tai suulakepuristetulla polystyreenivaahdolla.
- Läpinäkyvällä ylälasilla on 3 toimintoa: se suojaa absorboijan valikoivaa pinnoitetta, estää tuulta puhaltamasta kelaa ja luo suljetun ilmaraon, joka pitää lämpöä.
- Kuuma lämmönsiirtoyksikkö tulee varastosäiliön - puskurisäiliön tai epäsuoran lämmityskattilan lämmönvaihtimeen.
Koska veden lämpötila laitteen piirissä vaihtelee vuodenaikojen ja päivien muuttuessa, aurinkokeräintä ei voida käyttää suoraan lämmitykseen ja kuumaan veteen. Auringosta saatu energia siirtyy päälämmönsiirtolaitteeseen säiliön kelan - akun (kattilan) - kautta.
Poikkeus - aurinkoenergiajärjestelmät uima-altaille, lämmitys säiliön vettä suoraan tai yksinkertaisen lämmönvaihtimen kautta.
Putkimaisen laitteen tehokkuutta lisää tyhjiö ja sisäinen heijastava seinämä jokaisessa pullossa. Auringonsäteet kulkevat vapaasti ilmattoman kerroksen läpi ja lämmitävät kupariputkea pakkasnesteellä, mutta lämpö ei pääse tyhjiöön ja mennä ulos, joten häviöt ovat minimaaliset. Toinen osa säteilystä tulee heijastimeen ja keskittyy vesijohtoon. Valmistajan mukaan asennuksen hyötysuhde nousee 80%: iin.
Teemme vedenkeräimen
Tyhjiötyyppistä vedenlämmitintä ei voida valmistaa kotona ilmeisistä syistä. Siksi otamme käyttöön tasaisen suunnittelun lämmönvaihtimella ja auringonvaloa keräävällä absorboijalla. Ihannetapauksessa sinun on laskettava vastaanottimen pinta-ala ja poistoveden lämpötila, mikä riippuu monista tekijöistä:
- asuinalue ja insoliaation taso;
- ympäristön lämpötila, etenkin talvella;
- lämmönvaihtopinnan alue, joka havaitsee altistumisen auringolle;
- kelamateriaali ja pinnoite;
- tuloilman jäähdytysnesteen lämpötila;
- paneelin kulma suhteessa aurinkoon;
- veden virtausnopeus lämmönvaihtimen putkien läpi.
Internetissä ei ole vaikea löytää laskelmia aurinkokeräimen suorituskyvystä, mutta varoitamme sinua - laskelmat ovat erittäin epätarkkoja.
Esimerkki. Perustana on tosiasia: selkeänä päivänä 500–800 W aurinkoenergiaa pääsee 1 m²: n pinnalle. Lisäksi käyttämällä koulukaavaa m = Q / 1,163 x Δt, määritetään veden massa, joka on lämmitetty 40 ° C: seen 1 m²: n lämmönvaihtimella: 500/1 163 x 40 = 10,7 litraa tunnissa. Insolaatiolla 800 W / m² voidaan lämmittää 17,2 l / h. Mutta paholainen on yksityiskohdissa: Alkuarvo 0,5–0,8 kW neliömetriä kohti on hyvin likimääräinen luku.
Tarjoamme yksinkertaistetun lähestymistavan vaiheeseen-ohjeissa kuvattuun ongelmaan:
- Määritä paikka ja alue, jonka olet valmis antamaan keräilijälle.
- Valitse materiaalihintojen perusteella sopiva vaihtoehto kelan ja kotelon kokoamiseksi.
- Tee prototyyppi, liitä lämmitys- tai vesihuoltoon oikean kaavion mukaan. Näytämme sitomismenetelmät tämän artikkelin seuraavissa osissa.
- Testaa lämmityspiiri kotona ja tee lisäpäätelmiä tehon lisäämisestä / vähentämisestä, rakenteen muuttamisesta ja niin edelleen.
Nyt käydään läpi jokainen vaihe erikseen keskittyen sudenkuoppiin.
Lämpöasennuksen sijoittaminen
Itse asiassa kotitekoisen keräilijän sijoittamiselle on vain kaksi vaihtoehtoa: rakennuksen katolla tai talon alueen avoimella alueella. Kun valitset paikkaa, noudata yksinkertaisia sääntöjä:
- Sivuston tulisi olla valaistu niin paljon kuin mahdollista päivän aikana, ettei puita ja muita ulkorakennuksia peitetä.
- Katolle asennettuna valitaan lempeämpi kaltevuus, jossa aurinko säteilyä aina tulee. On selvää, että rikkoutuneen mansardikaton jyrkkä osa ei toimi.
- Älä ota lämmittämiseen tarkoitettua käyttövettä tai kuumavesisyöttöä kaukana kotoa. Syöttöputkien pituus, lämpöhäviöt ja asennuskustannukset kasvavat.
- Suunna maankeräin siten, että aurinko, joka visuaalisesti liikkuu idästä länteen, valaisee jatkuvasti jäähdytyselementtiä. Paneelin asennuskulma on 60 ± 15 °.
Merkintä. Lämmityselementin hyötysuhdetta voidaan parantaa parabolisen aurinkokonsentraattorin avulla, joka kerää säteet yhdessä palkissa, joka lähetetään absorboijalle. Koveran peilin rakennus- ja kokoonpanomenetelmät esitetään videossa.
Aurinkokasvit, jotka on suunniteltu lämmittämään vettä kesäsuihkussa, sijaitsevat tämän rakennuksen katolla ja yhdistetään painovoiman avulla. Allaslämmityslaitteet sijaitsevat säiliön kulhon vieressä.
Materiaalivalinta
Teimme valikoiman lisävarusteita aurinkovedenlämmittimien valmistukseen suositussa Forumhouse-foorumissa käytyjen arvostelujen ja aiheiden perusteella. Joten vastaanottimen suorakaiteen muotoinen laatikko on yleensä valmistettu puupalkista tai vanhojen ikkunoiden valmiista kehyksistä. Kotelon takaseinä on eristetty basaltvillalla, polystyreenivaahdolla tai suulakepuristetulla polystyreenivaahdolla.
Kärki. Laatikon pohja voi olla valmistettu folioeristeestä. Metallikerros toimii absorboijana - sinun ei tarvitse laittaa ylimääräistä arkkia.
Kodin käsityöläiset valmistavat lämmönvaihtimia useista putkista:
- musta polyeteeni (HDPE);
- aallotettu ruostumaton teräs;
- kupari ja alumiini;
- polypropeeni ja metallimuovi;
- silloitettu polyeteeni;
- paneeliteräspatterit.
Tehokkuuden ja kestävyyden kannalta on parempi käyttää alumiinista, kuparista ja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia, joilla on paras lämmönjohtavuus. Materiaalin puute on korkea hinta.
Muoviputket ovat paljon halvempia kuin metalliputket ja helpompia asentaa. Mutta polymeerejä käytettäessä on otettava huomioon useita vivahteita:
- kaikki muovit huononevat vähitellen ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta;
- PPR-putkien seinät ovat liian paksut, johtavat heikosti lämpöä;
- korkealaatuinen muovi on liian kallista tarkoituksiin, ja halpa kerrostuu usein mutkissa ja romahtaa nopeasti auringossa;
- ristisilloitettu polyeteeni ”muistaa” alkuvaiheen laakerossa, on kätevää tehdä rengasmainen kela siitä, ja suoristaminen ei ole helppoa;
- HDPE-putket, jotka tarvitset ostamaan elintarvikesarjan (sinisellä raidalla), se on paremmin suojattu ultraviolettivalolta.
Viite. Altaan lämmönvaihtimen yksinkertaisin versio on musta puutarhaletku, johon on kiinnitetty “etana”. Materiaalin miinus on kumin halkeilua pitkäaikaisesta altistumisesta auringolle.
HDPE-ohutseinäiset putket ovat erinomainen valinta hinta-laatusuhteen suhteen. Musta pinta imee hyvin auringon lämpöä, liitososat ovat edullisia. Putkilinja kiinnitetään absorboijaan muovisilla puristimilla tai tinaliuskalla ruuveilla.
Imukykyisenä levynä voidaan käyttää tavallista tai ruostumattomasta teräksestä maalattua mustaa. Ihanteellinen vaihtoehto on alumiinilevy tai kupari.
Laatikon yläosa on suljettu seuraavilla avoimilla materiaaleilla, joista valita:
- tavallinen tai vahvistettu lasi;
- läpinäkyvä muovikääre;
- ohut solukopolykarbonaatti.
Kärki. Älä käytä muovi-ikkunoista valmistettuja kaksinkertaisia ikkunoita läpikuultavana elementtinä. Talvella katon ilman ja suljetun keräyskammion välillä on suuri lämpötilaero, kaksikerroksinen pakkaus ei kestä ja halkeile.
Kokoonpanosuositukset
Aurinkokeräimen valmistusprosessi on niin ilmeinen, ettei se ole järkevää maalata vaiheittaisia ohjeita. Tehtävänä on tehdä ilmatiivisin kammio asentamalla lämmönvaihdin metallinvaimentimeen. Annamme vain neuvoja suojataksemme sinua virheiltä:
- Lämmönvaihdinputket voidaan asentaa pitkittäin tai kierre (etana) avulla. Tee vierekkäisten viivojen (käännösten) välinen etäisyys pieni - 1-4 cm.
- Kotelon ilmatiiviys saavutetaan voitelemalla liitokset silikonitiivisteellä tai asettamalla kumitiivisteitä.
- Putket kiinnitetään jalustaan millä tahansa sopivalla tavalla - muovisilla puristimilla, metallinauhalla tai kiinnitetään yksinkertaisesti sivuille itsekelausruuveilla.
- Koko sisäinen onkalo on maalattu lämmönkestävällä mustalla emalilla (myydään aerosolitölkeissä).
- Lämminvesivaraajan takana olevan eristekerroksen paksuus on vähintään 50 mm.
- Helpoin on vetää läpinäkyvä kalvo päälle - tämä on paras vaihtoehto prototyypille. Myöhemmin, lasin vaihtaminen ei ole vaikeaa.
Toinen suositus. Puiset osat tulee käsitellä antiseptisella aineella.Peitä teräsprofiileista hitsattu kehys pohjamaalilla ja 2 kerroksella kevyttä maalia.
Kun jäähdytyslevyn paneeli on koottu, täytä kela vedellä ja tarkista vuodot. Testaa sitten aurinkokeräin - kytke lähtö lähtösäiliöön, asenna paneeli aurinkoon ja mittaa ajoittain veden lämpötila ottaen huomioon lämmitysaika. Oikeiden indikaattorien perusteella on helppo määrittää vedenlämmittimen suorituskyky.
Kytkentäkaavio
Suihkun veden lämmittämiseen suunniteltu kollektori on liitetty varastosäiliöön painovoiman avulla. Tärkeä edellytys: aurinkoenergialaitteiston tulisi sijaita pääsäiliön alla siten, että pienemmän tiheyden kuuma vesi nousee putken läpi ja syrjäyttää kylmän. Tällaisen järjestelmän suunnittelu on esitetty piirustuksessa.
Kun aurinkokeräin on kytketty kattilaan tai lämpöakkuun, se toimii täysimääräisenä lämmönlähteenä. Aurinkokunnan valmistajat ehdottavat kaksiputkisen painejärjestelmän käyttöä, joka sisältää vaadittavat sitovat elementit:
- kiertopumppu, joka kehittää paineen 0,4 bar;
- paisuntasäiliön kalvo tyyppi;
- automaattinen ilmanvaihto;
- varoventtiili, joka on suunniteltu toimimaan 2 bar: n paineessa;
- painemittari;
- lämpömittari;
- sulkuventtiilit, täyttöventtiili;
- säädin kahdella lämpötila-anturilla;
- syöttöputkien lämpöeristys.
Tärkeä asia. Jos puskurisäiliöön on kytketty useamman kollektorin akku, pumpun kapasiteettia ja paisuntasäiliön tilavuutta on lisättävä. Kalvotankin minimitilavuus on 10% virtapiirin jäähdytysnesteen kokonaismäärästä.
Järjestelmä toimii näin:
- Jäähdytyslevy kiinnittyy puskurisäiliön alempaan kelaan, missä vesi on kylmempää.
- Ohjain antureiden avulla vertaa veden (pakkasnesteen) lämpötilaa syöttöputkessa ja lämpöakkuun.
- Elektroniikkayksikkö pysäyttää pumpun, kun säiliössä olevan veden lämpötila on yhtä suuri tai suurempi kuin menoveden lämpötila.
- Piiriin tuleva ilma poistuu järjestelmän yläosaan asennetun automaattisen venttiilin kautta.
- Jos jäähdytysneste ylikuumenee pumpun pysähtymisen vuoksi (aurinkoa on mahdotonta sammuttaa), varoventtiili toimii ja vapauttaa ylipaineen.
Kallein piirielementti on elektroninen ohjausyksikkö. Kuinka voin tehdä ilman ohjainta:
- ostaa Aliexpressistä halvempaa termostaattia, jonka lämpötilaero laukaisee;
- aseta päiväyöajastin ja mekaaninen termostaatti pumpun sammuttamiseksi, kun puskurisäiliön lämpötila on suurin.
Kuinka halpa kiinalainen ohjausyksikkö toimii (hinta - 15 dollaria), katso videokatsaus:
Lämmitys aurinkoenergialla
Ilmalämmityksen asennus tapahtuu samalla tavalla, vain lämmönvaihdin on valmistettu putkista, joiden halkaisija on suurempi, ja puhaltimen toimittaa puhallin. Säteilyvastaanottimet ovat käsityöläisten valmistamia seuraavista materiaaleista:
- alumiini aalto tuuletusta varten;
- muovipullot asetettu toisiinsa;
- veistetyt olutölkit.
Laatikossa on tehty 2 reikää ilmaputkille, sisälle asetetaan hieno verkko, joka estää hyönteisten pääsyn. Tuuletin - tietokoneen jäähdytin - on asennettu yhteen aukkoihin, lämmönvaihtoosa on maalattu mustalle. Syöttöputket on eristetty ja asennettu lämmitettyyn huoneeseen. Ilmajakoputken kokoonpanoalgoritmi on esitetty videossa:
Johtopäätös
Aurinkokeräimien houkuttelevuus johtuu energian hintojen noususta. Vaikka vedenlämmittimien suorituskyky heikkenee talvella, aurinkolämpö säästää merkittävästi päälähteen - kattilan - polttoaineenkulutusta. Jos haluat lämmittää maalaistaloasi niin paljon kuin mahdollista ilmaisella aurinkoenergialla, suosittelemme kiinnittämään huomiota peilikonsentraattoreilla varustettuihin asennuksiin.Näitä erittäin tehokkaita laitteita käytetään laajalti Euroopassa ja Amerikassa.