Az ingyenes napenergia felhasználása jó módja annak, hogy megtakarítsuk a magánház fűtésére felhasznált üzemanyagot és villamos energiát. A napkollektoros rendszerek hatalmas használatát akadályozzák a hőfogadók és a kapcsolódó berendezések - tárolótartály, cirkulációs szivattyú, elektronikus vezérlőegység és egyéb szerelvények - magas árai. A költségek csökkentésének egyetlen módja az, ha saját kezével elkészíti a napkollektorokat olcsó anyagokból és összeállítja a szabványos hevederrendszert.
A napfűtők működésének elve
Mielőtt elkezdené házi készítésű napenergia-rendszer gyártását, érdemes megismerni a gyárban gyártott napkollektorok készülékét - a levegőt és a vizet. Az elsőket a helyiségek közvetlen fűtésére használják, az utóbbikat vízmelegítőként vagy nem fagyasztó hűtőfolyadékként - fagyállóként - használják.
Referencia. A légi felszerelések nem korlátozottak a korlátozott funkcionalitás miatt. A napkollektoros vízmelegítők iránti igény nagyobb, mert fűtést, meleg vizet biztosítanak és a kültéri medencék hőmérséklete megemelkedhetnek.
A naprendszer fő eleme maga a napkollektor, amelyet 3 változatban kínálnak:
- Lapos vízmelegítő. Ez egy lezárt doboz, alulról szigetelve. Belül egy hűtőborda (abszorber) fémlemezből készül, amelyre réztekercs van rögzítve. A tetejét tartós üveg borítja.
- A légmelegítő elosztó szerkezete hasonló az előző változathoz, csak a ventilátor által keringtetett levegő kering a csöveken, a hűtőfolyadék helyett.
- A cső alakú vákuumcsatorna berendezése alapvetően különbözik a lapos modellektől. A készülék tartós üveg lombikokból áll, ahol rézcsöveket helyeznek el. Végeik 2 autópályához vannak csatlakoztatva - ellátás és visszatérés, a lombikból a levegő kiürül.
Kiegészítés. Van egy másik fajta vákuum vízmelegítő, ahol az üveglombikok szorosan le vannak zárva, és egy speciális anyaggal vannak feltöltve, amely alacsony hőmérsékleten elpárolog. A párolgás során a gáz nagy mennyiségű hőt szív fel a vízbe. A hőátadási folyamat során az anyag újra kondenzál és a lombik aljára áramlik, mint a képen látható.
A felsorolt kollektortípusok a napsugárzás hőjének közvetlen átadását (egyébként - insolációt) alkalmazzák az áramló folyadékba vagy a levegőbe. A lapos vízmelegítő így működik:
- A víz vagy a fagyálló 0,3–0,8 m / s sebességgel halad át egy réz hőcserélőn, cirkulációs szivattyúval pumpálva (bár vannak kültéri zuhanyok gravitációs modelljei).
- A nap sugarai melegítik az abszorbens lapot és a tekercs csőjét szorosan hozzákapcsolva. Az áramló hűtőfolyadék hőmérséklete 15-80 fokkal emelkedik, az évszaktól, a napi időtől és az utcai időjárástól függően.
- A hőveszteség kizárása érdekében a test alsó és oldalsó felületét poliuretánhabbal vagy extrudált polisztirolhabbal kell szigetelni.
- Az átlátszó felső üvegnek 3 funkciója van: védi az abszorbens szelektív bevonatát, megakadályozza, hogy a szél fújja a tekercset, és létrehoz egy lezárt légrést, amely megtartja a hőt.
- A forró hőhordozó belép a tárolótartály - puffertartály vagy közvetett fűtőkazán hőcserélőjébe.
Mivel a víz hőmérséklete a készülék körében ingadozik a változó évszakokkal és napokkal, a napkollektor nem használható közvetlenül a fűtéshez és a melegvízhez. A nap által kapott energia a tartály tekercsén - az akkumulátoron (kazánon) keresztül - a fő hővezetőhöz továbbadódik.
Kivétel: szolárberendezések medencékhez, amelyek melegítik a tartály vizét közvetlenül vagy egyszerű hőcserélőn keresztül.
A cső alakú készülék hatékonyságát növeli a vákuum és a belső visszatükröző fal az egyes lombikokban. A nap sugarai szabadon haladnak át a légtelen rétegen és melegítik a rézcsövet fagyállóval, de a hő nem képes legyőzni a vákuumot, és kifelé menni, tehát a veszteségek minimálisak. A sugárzás egy másik része belép a reflektorba, és a vízvezetékre összpontosít. A gyártók szerint a telepítés hatékonysága eléri a 80% -ot.
Készítünk vízgyűjtőt
Vákuum típusú vízmelegítő nyilvánvaló okok miatt nem készülhet otthon. Ezért lapos kivitelű hőcserélőt és egy napfényt gyűjtő abszorbenst veszünk fel. Ideális esetben sok tényezőtől függően ki kell számítania a vevő területét és a kifolyó víz hőmérsékletét:
- a lakóhely régiója és a zavart szint;
- környezeti hőmérséklet, különösen télen;
- a hőcserélő felület területe, amely érzékeli a napnak való kitettséget;
- tekercs anyag és bevonat;
- bemeneti hűtőfolyadék hőmérséklete;
- a panel szöge a naphoz viszonyítva;
- vízáram sebessége hőcserélő csöveken.
Az interneten nem nehéz megtalálni a napkollektor teljesítményének számítását, de figyelmeztetünk önöket - a számítások nagyon pontatlanok.
Példa. A tényt vesszük alapul: tiszta napon 500-800 W napenergia kerül 1 m² felületre. Ezenkívül az iskolai képlettel m = Q / 1,163 x Δt meghatározzuk a 40 ° C-on melegített víz tömegét 1 m² hőcserélővel: 500/1 163 x 40 = 10,7 liter óránként. 800 W / m² hőszigeteléssel 17,2 l / h melegíthető. De az ördög a részletekben van: a kezdeti adat 0,5–0,8 kW / négyzetméter nagyon közelítő érték.
Egyszerűsített megközelítést kínálunk a lépésről lépésre leírt kérdéshez:
- Határozza meg azt a helyet és területet, amelyet készen áll a gyűjtőnek adni.
- Az anyagárak alapján válassza ki a megfelelő lehetőséget a tekercs és a ház összeszereléséhez.
- Készítsen prototípust, csatlakozzon a fűtéshez vagy a vízellátáshoz a helyes séma szerint. A kötési módszereket a cikk következő szakaszaiban mutatjuk be.
- Vizsgálja meg otthon a fűtőkört, és vonjon le további következtetéseket a teljesítmény növeléséről / csökkentéséről, a konstrukció megváltoztatásáról és így tovább.
Most az egyes szakaszokat külön-külön megyünk át, a buktatókra összpontosítva.
Hőberendezés elhelyezése
Valójában csak két lehetőség van a házigyűjtő elhelyezésére: az épület tetőjén vagy a ház területének nyílt részén. Hely kiválasztásakor kövesse az egyszerű szabályokat:
- A helyszínt napközben amennyire csak lehetséges, meg kell világítani, és nem szabad elfednie a fákat és más melléképületeket.
- A tetőre történő felszereléskor egy enyhebb lejtőt választanak, ahol a napsugárzás mindig esik. Nyilvánvaló, hogy a törött tetőtéri meredek rész nem fog működni.
- Ne vegyen melegvíz-létesítményt fűtésre vagy melegvízellátásra otthonától távol. Növekszik a betápláló csövek hossza, a hőveszteség és a beszerelési költségek.
- Irányítsa úgy a talajgyűjtőt, hogy a keletről nyugatra vizuálisan mozgó napfény folyamatosan megvilágítsa a hűtőbordát. A panel beépítési szöge 60 ± 15 °.
Jegyzet. A fűtőelem hatékonysága növelhető egy parabolikus napelemes koncentrátor segítségével, amely egyetlen sugárban sugárzást gyűjt, amelyet az abszorberbe továbbítanak. A konkáv tükör felépítésének és összeszerelésének módját a videó mutatja.
A nyári zuhany alatt a víz melegítésére tervezett napraforgó növények az épület tetején helyezkednek el, és gravitációja köti őket össze. A medencék melegítésére szolgáló készülékek a tartály edénye mellett helyezkednek el.
Anyagkiválasztás
A népszerû Forumhouse fórumon bemutatott áttekintések és témák alapján válogatottunk kiegészítőket a napkollektoros vízmelegítõk gyártásához. Tehát a vevőkészülék téglalap alakú doboza általában gerendából vagy régi ablakok készkeretéből készül. A ház hátsó falát bazaltgyapot, polisztirolhabbal vagy extrudált polisztirolhabbal szigeteljük.
Tipp. A doboz alja fólia polimer szigeteléssel készülhet. A fémréteg abszorbensként fog szolgálni - nem kell további lemezt feltennie.
A háztartási kézművesek különféle csövekből gyártják a hőcserélőket:
- fekete polietilén (HDPE);
- hullámos rozsdamentes acél;
- réz és alumínium;
- polipropilén és fém műanyag;
- térhálósított polietilén;
- panel acél radiátorok.
A hatékonyság és a tartósság szempontjából jobb alumíniumból, rézből és rozsdamentes acélból készült csöveket használni, amelyek a legjobb hővezető képességgel rendelkeznek. Az anyag hiánya a magas ár.
A műanyag csövek sokkal olcsóbbak, mint a fémcsövek, és könnyebben felszerelhetők. A polimerek használatakor azonban számos árnyalattal kell számolni:
- az összes műanyag ultraibolya sugárzás hatására fokozatosan romlik;
- a PPR csövek falai túl vastagok, rosszul vezetik a hőt;
- a kiváló minőségű műanyag túlságosan drága céloink számára, és az olcsó gyakran rétegződik kanyarokban és gyorsan összeomlik a nap;
- a térhálósított polietilén „emlékszik” az öbölben lévő kezdeti hajlításra, kényelmes belőle gyűrűs tekercset készíteni, és az egyenesítés nem könnyű;
- A HDPE csövekhez élelmiszer sorozatot kell vásárolni (kék csíkkal), ez jobban védett az ultraibolya sugárzástól.
Referencia. A medence hőcserélő legegyszerűbb változata egy fekete kerti tömlő, amelyet egy „csiga” alkot. Az anyag mínusz a gumi repedezése a hosszabb ideig tartó napfény hatására.
A HDPE vékonyfalú csövek kiváló választás az ár / minőség arány szempontjából. A fekete felület jól elnyeli a napenergiát, a csatlakozó szerelvények olcsók. A csővezetéket műanyag szorítókkal vagy óncsíkkal a csavarokon rögzítik az abszorbenshez.
Abszorbens lemezként szokásos vagy rozsdamentes acélból festett fekete szín is használható. Ideális megoldás az alumíniumlemez vagy a réz.
A doboz tetejét lezárják a következő átlátszó anyagok közül:
- közönséges vagy megerősített üveg;
- átlátszó műanyag csomagolás;
- vékony cellás polikarbonát.
Tipp. Ne használjon átlátszó elemként a műanyag ablakokból készen előkészített dupla üvegezésű ablakokat. Télen, nagy hőmérsékleti különbséggel az utcai levegő és a zárt kollektorkamra között a kétrétegű csomag nem ellenáll és repedések.
Összeszerelési ajánlások
A napkollektor gyártási folyamata olyan nyilvánvaló, hogy nincs értelme lépésről lépésre festeni az utasításokat. A feladat az, hogy a legtöbb légmentes légkamrát elkészítsék egy hőcserélő beépítésével a fém abszorbens belsejébe. Csak néhány tanácsot adunk a hibák elkerülése érdekében:
- A hőcserélő csöveket hosszirányban vagy spirállal (csiga) lehet felszerelni. Csökkentse a szomszédos vonalak (fordulatok) közötti távolságot kicsi - 1-4 cm-re.
- A tok légmentes tömörségét az illesztések szilikon tömítéssel történő kenésével vagy gumitömítések bevezetésével érik el.
- A csöveket bármilyen kényelmes módon az alaphoz rögzítik - műanyag bilincsekkel, fémcsíkkal vagy egyszerűen az önmetsző csavarokkal rögzítik az oldalakat.
- A teljes belső üreg hőálló fekete zománccal van festett (aeroszolos dobozokban kapható).
- A vízmelegítő hátulján lévő szigetelőréteg vastagsága legalább 50 mm.
- A legegyszerűbb egy átlátszó fóliát húzni a tetejére - ez a legjobb megoldás a prototípus számára. Ezt követően az üveg cseréje nem nehéz.
Újabb ajánlás. A fa részeket fertőtlenítőszerrel kell kezelni.Fedje le az acélprofilokból hegesztett keretet alapozóval és 2 réteg könnyű festékkel.
A hűtőborda panel összeszerelése után töltse fel a tekercset vízzel és ellenőrizze, hogy nincs-e szivárgás. Ezután tesztelje a napkollektorokat - csatlakoztassa a kimenetet a tartályhoz, szerelje be a panelt a napba, és időközönként mérje meg a víz hőmérsékletét, figyelembe véve a fűtési időt. A valós mutatók alapján könnyű meghatározni a vízmelegítő teljesítményét.
Kapcsolási rajz
A zuhany alatt a víz melegítésére tervezett kollektor gravitációs áramlás útján van egy tartályhoz csatlakoztatva. Fontos feltétel: a szolárberendezést a főtartály alatt kell elhelyezni úgy, hogy az alacsonyabb sűrűségű forró víz emelkedjen a csövön, és kiszorítsa a hideget. Egy ilyen rendszer kialakítását a rajz szemlélteti.
Kazánhoz vagy hőtárolóhoz csatlakoztatva a napkollektor teljes értékű hőforrásként működik. A napkollektoros rendszerek gyártói kétcsöves nyomásrendszer alkalmazását javasolják, amely tartalmazza a szükséges kötőelemeket:
- cirkulációs szivattyú, amely 0,4 bar nyomást fejti ki;
- tágulási tartály membrán típusa;
- automatikus légtelenítő;
- biztonsági szelep, 2 bar nyomáson történő működésre tervezték;
- nyomásmérő;
- hőmérő;
- elzárószelepek, utántöltő szelepek;
- vezérlő két hőmérséklet-érzékelővel;
- ellátó csővezetékek hőszigetelése.
Fontos pont. Ha a gyűjtőtartályhoz több kollektor akkumulátora van csatlakoztatva, akkor a szivattyú kapacitását és a tágulási tartály térfogatát meg kell növelni. A membrántartály minimális kapacitása a körben lévő hűtőfolyadék teljes mennyiségének 10% -a.
A rendszer így működik:
- A hűtőborda a puffertartály alsó tekercséhez kapcsolódik, ahol a víz hidegebb.
- A vezérlő szenzorok segítségével összehasonlítja a víz (fagyálló) hőmérsékletét a tápcsőben és a hőtárolót.
- Az elektronikus egység leállítja a szivattyút, ha a tartályban lévő víz hőmérséklete megegyezik vagy magasabb az előremenő hőmérsékletnél.
- Az áramkörbe belépő levegő egy automatikus szelepen keresztül távozik a rendszer tetejére.
- A hűtőfolyadék túlmelegedése a szivattyú leállása miatt (lehetetlen kikapcsolni a napfényt) a biztonsági szelep működik és enyhíti a túlzott nyomást.
A legdrágább áramköri elem egy elektronikus vezérlőegység. Hogyan tehetek vezérlő nélkül:
- vásároljon az Aliexpress-en olcsóbb termosztátot, amelyet hőmérséklet-különbség vált ki;
- állítson be egy éjszakai időzítőt és egy mechanikus termosztátot a szivattyú kikapcsolásához, amikor a puffer tartály melegszik.
Hogyan működik az olcsó kínai vezérlőegység (ár - 15 USD), lásd a videó áttekintését:
Napenergia fűtés
A légfűtés beszerelése hasonló módon történik, csak a hőcserélőt nagyobb átmérőjű csövekből készítik, a ventilátort pedig a ventilátor biztosítja. A sugárzás vevőkészítőit a következő anyagok gyártják:
- alumínium hullámhossz a szellőzéshez;
- műanyag palackok be vannak helyezve egymásba;
- faragott sörösdobozok.
A dobozban 2 lyukat készítenek a légcsövek számára, egy finom hálót helyeznek be a belsejébe, így kiküszöbölik a rovarok bejutását. A ventilátor - a számítógép hűtője - az egyik nyíláson van felszerelve, a hőcserélő rész feketével van festett. A betápláló csöveket szigetelt és fűtött helyiségben helyezik el. A légcsatorna összeszerelési algoritmusát a videó mutatja:
Következtetés
A napkollektorok vonzereje az emelkedő energiaáraknak köszönhető. Noha a vízmelegítők teljesítménye télen csökken, a napenergia jelentős megtakarítást jelent a fő forrás - a kazán - üzemanyag-fogyasztásában. Ha azt akarja, hogy a vidéki házat amennyire csak szabadon szabad napenergiával fűtse, javasoljuk, hogy fordítson figyelmet a tükörkoncentrátorokkal felszerelt létesítményekre.Ezeket a rendkívül hatékony eszközöket széles körben használják Európában és Amerikában.