Solární ohřívač vody: Instalace pro kutily

Úroveň vývoje moderních technologií a materiálů je tak vysoká, že nevyužití sluneční energie je z finančního hlediska nepřiměřené a kriminální ve vztahu k životnímu prostředí. Nákup průmyslových zařízení na výrobu elektřiny a tepla je bohužel vzhledem k jejich vysokým nákladům iracionální. Přesto existuje řešení: vyrobit produktivní solární kolektor vlastníma rukama z materiálů, které najdete v nejbližší železářství.

Účel solárního kolektoru, jeho výhody a nevýhody

Solární ohřívač vody (kapalný solární kolektor) je zařízení, které využívá sluneční energii k ohřevu chladicí kapaliny. Používá se pro vytápění místností, organizaci dodávky teplé vody, ohřev vody v bazénech atd.

Solární kolektor poskytne domu teplou vodu a teplo.

Předpokladem pro použití ekologického ohřívače vody je skutečnost, že sluneční záření dopadá na Zemi po celý rok, i když se liší v intenzitě v zimě i v létě. Takže pro střední šířky dosahuje denní množství energie v chladném období 1–3 kW * h na 1 m2 M, zatímco v období od března do října se tato hodnota pohybuje od 4 do 8 kW * h / m². Pokud mluvíme o jižních regionech, lze počet bezpečně zvýšit o 20–40%.

Jak vidíte, účinnost instalace závisí na regionu, ale i na severu naší země bude solární kolektor poskytovat potřebu horké vody - hlavní věc je, že na obloze je méně mraků. Pokud mluvíme o středním pruhu a jižních regionech, pak zařízení pracující ze Slunce bude schopno nahradit kotel a v zimě pokryje potřeby topného média. Samozřejmě mluvíme o produkčních ohřívačích vody o několika desítkách metrů čtverečních.

Úspora peněz z rodinného rozpočtu pomůže solární baterii. Chcete-li si sami, pomůže následující materiál:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Tabulka: Distribuce sluneční energie podle krajů

Solární kolektory postavené doma nelze srovnávat s výrobními zařízeními, ale domácí solární instalace sníží náklady na ohřev vody pro domácí účely a při připojení k pračce a myčce ušetří elektřinu.

Výhody solárních ohřívačů vody:

• relativně jednoduchý design;
• vysoká spolehlivost;
• efektivní provoz bez ohledu na roční období;
• dlouhá životnost;
• možnost úspory plynu a elektřiny;
• povolení k instalaci zařízení není vyžadováno;
• lehká váha;
• snadná instalace;
• plná autonomie.

Pokud jde o negativní aspekty, žádná zařízení na výrobu alternativní energie se neobejde bez nich. V našem případě jsou nevýhody:

• vysoké náklady na vybavení továrny;
• závislost účinnosti solárního kolektoru na ročním období a šířce;
• vystavení krupobití;
• dodatečné náklady na instalaci zásobníku tepla;
• závislost energetické účinnosti zařízení na zákalu.

Tovární solární kolektor se podobá designérovi, pomocí kterého můžete rychle sestavit instalaci požadovaného výkonu

Druhy solárních ohřívačů vody: výběr provedení pro vlastní výrobu

V závislosti na teplotě, ve které se solární ohřívače vyvíjejí, rozlište:

• nízkoteplotní zařízení - určená pro ohřev kapalin do 50 ° C;
• solární kolektory střední teploty - zvyšují teplotu výstupní vody na 80 ° C;
• vysokoteplotní zařízení - ohřejte chladicí kapalinu na bod varu.

Doma si můžete postavit solární ohřívač vody prvního nebo druhého typu. K výrobě kolektoru vysokých teplot bude zapotřebí průmyslového vybavení, nových technologií a drahých materiálů.

Podle návrhu jsou všechny kapalné solární kolektory rozděleny do tří typů:

• ploché ohřívače vody;
• vakuová termosifonová zařízení;
• heliokoncentrátory.

Plochý solární kolektor je nízko tepelně izolovaná skříň. Uvnitř je instalována deska absorbující světlo a trubkový obrys. Absorpční panel (absorbér) má zvýšenou tepelnou vodivost. Díky tomu je možné dosáhnout maximálního přenosu energie do chladiva cirkulujícího podél okruhu ohřívače vody. Jednoduchost a účinnost plochých rostlin se odráží v mnoha designech vyvinutých řemeslníky.

Uvnitř plochého solárního kolektoru - deska absorbující světlo a trubkový obvod

Princip činnosti vakuových solárních ohřívačů vody je založen na účinku termosky. Konstrukce je založena na desítkách dvojitých skleněných baněk. Vnější trubka je vyrobena z tvrzeného skla odolného proti nárazu, které odolává stupňům a větru. Vnitřní trubice má speciální povlak pro zvýšení absorpce světla. Vzduch je čerpán z prostoru mezi prvky baňky, což zabraňuje tepelným ztrátám. Ve středu konstrukce je měděný tepelný okruh naplněný nízkovroucí chladicí kapalinou (freon) - je to ohřívač vakuového solárního kolektoru. V tomto procesu se procesní tekutina vypařuje a přenáší tepelnou energii procesní tekutiny do hlavního obvodu. V této kapacitě se častěji používá nemrznoucí směs. Tato konstrukce zajišťuje výkon systému při teplotách až do -50 ° C. Je těžké postavit takovou instalaci doma, takže existuje jen málo domácích vakuových struktur.

V srdci designu vakuového solárního kolektoru - spousta dvojitých skleněných baněk

Heliokoncentrátor má v zásadě sférické zrcadlo schopné soustředit sluneční záření do určitého bodu. Ohřívání kapaliny se provádí ve spirálovém kovovém obvodu, který je umístěn v ohnisku instalace. Výhodou solárních koncentrátorů je schopnost vyvinout vysokou teplotu, ale potřeba sledovacího systému pro Slunce snižuje jejich popularitu u domácích výrobců.

Vybudování produktivního solárního koncentrátoru doma není snadný úkol

Pro domácí výrobu jsou nejvhodnější ploché solární ohřívače vyrobené z tepelně izolačních materiálů, sklo s vysokou propustností a absorbéry mědi.

Zařízení a princip činnosti plochého solárního kolektoru

Domácí solární ohřívač vody se skládá z plochého dřevěného rámu (krabice) s prázdnou zadní stěnou. Ve spodní části je hlavní prvek zařízení - absorbér. Nejčastěji je vyrobena z kovového plechu připojeného k trubkovému rozdělovači. Účinnost přenosu energie závisí na kontaktu absorpční desky s trubkami tepelného výměníku, proto jsou tyto části svařovány nebo pájeny kontinuálním švem.

Samotný kapalinový okruh je soustavou vertikálně namontovaných trubek. V horní a dolní části jsou spojeny s vodorovnými trubkami o větším průměru, které jsou určeny pro přívod a výběr chladicí kapaliny. Vstup a výstup kapaliny jsou uspořádány diagonálně - díky tomu je zajištěno úplné odvádění tepla z prvků tepelného výměníku. Jako nosič tepla se používá nemrznoucí směs pro topné systémy nebo jiná nemrznoucí roztoky.

Absorbér je potažen barvou absorbující světlo, sklo je umístěno nahoře a box je chráněn vrstvou tepelné izolace. Pro zjednodušení úkolu je zasklívací plocha rozdělena na části a za účelem zvýšení produktivity se používají dvojitá okna. Uzavřená konstrukce vytváří termální efekt v solárním kolektoru a současně zabraňuje tepelným ztrátám způsobeným větrem, deštěm a dalšími vnějšími faktory.

Slunce je zdrojem energie dostupné pro každého člověka. Tento článek pomůže vybavit solární kolektor:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html

Solární ohřívač vody funguje takto:

1. Nemrznoucí kapalina zahřátá v solárním kolektoru stoupá trubicemi a vstupuje do akumulační nádrže tepla skrz větev pro přenos tepla.
2. Nemrznoucí kapalina se pohybuje podél výměníku tepla instalovaného uvnitř akumulační nádrže a uvolňuje teplo do vody.
3. Chlazená pracovní tekutina vstupuje do spodní části okruhu solárního ohřívače vody.
4. Voda ohřátá v nádrži stoupá a je odebírána pro potřeby přívodu teplé vody. K doplňování kapaliny v zásobníku tepla dochází díky přívodu vody připojenému ke spodní části. Pokud solární kolektor pracuje jako topný systém topného systému, používá se k oběhu vody v uzavřeném sekundárním okruhu oběhové čerpadlo.

Neustálý pohyb chladicí kapaliny a přítomnost tepelného akumulátoru vám umožní akumulovat energii, zatímco slunce svítí, a postupně ji utratit, i když se hvězda skrývá za horizontem.

Schéma připojení solárního kolektoru k akumulační nádrži není tak složitá

Možnosti domácí solární instalace

U solárních ohřívačů vody pro vlastní potřebu je to, že téměř všechna zařízení mají stejnou konstrukci tepelně izolované krabice. Rám je často sestaven z řeziva a pokrytý minerální vlnou a fólii odrážející teplo. Pokud jde o absorbér, pro jeho výrobu se používají kovové a plastové trubky, jakož i hotové komponenty z nepotřebného vybavení domácnosti.

Ze zahradní hadice

Zahradní hadice nebo PVC vodní dýmka složená šnekem má velkou plochu, která umožňuje použít podobný obvod jako ohřívač vody pro potřeby venkovní sprchy, kuchyně nebo vytápění bazénu. Pro tyto účely je samozřejmě lepší odebrat černé materiály a ujistěte se, že používáte akumulační nádrž, jinak se absorbér v vrcholku letního tepla přehřeje.

Plochý kolektor zahradní hadice - nejjednodušší způsob ohřevu vody v bazénu

Z kondenzátoru staré ledničky

Externí tepelný výměník chladničky nebo mrazničky, který vypršel, je hotový absorbér solárního kolektoru. Zbývá pouze vybavit jej fólií absorbující teplo a nainstalovat ji do pouzdra. Výkon takového systému bude samozřejmě malý, ale v teplém období ohřívač vody z částí chladicího zařízení pokryje potřebu teplé vody v malém venkovském domě nebo chalupě.

Výměník tepla staré ledničky je téměř připraven absorbér pro malý solární ohřívač

Z plochého radiátoru topného systému

Výroba solárního kolektoru z ocelového radiátoru nevyžaduje instalaci absorpční desky. Stačí zakrýt zařízení černou barvou odolnou vůči teplu a namontovat jej do uzavřeného pouzdra. Produktivita jednoho zařízení je více než dostačující pro systém teplé vody. Pokud uděláte několik ohřívačů vody, můžete ušetřit na vytápění domu za chladného slunečného počasí. Mimochodem, solární zařízení sestavené z radiátorů bude vytápět technické místnosti, garáž nebo skleník.

Ocelový radiátor topného systému bude sloužit jako základ pro konstrukci ekologického ohřívače vody

Z polypropylenových nebo polyethylenových trubek

Potrubí vyrobené z kovového plastu, polyethylenu a polypropylenu, jakož i příslušenství a zařízení pro jejich instalaci, umožňují konstrukci obrysů solárních systémů jakékoli velikosti a konfigurace. Takové rostliny mají dobrý výkon a používají se k vytápění místností a ohřevu teplé vody pro potřeby domácnosti (kuchyň, koupelna atd.).

Výhodou solárního kolektoru z plastových trubek je nízká cena a snadná instalace

Z měděných trubek

Absorbéry vyrobené z měděných desek a trubek mají nejvyšší přenos tepla, a proto se úspěšně používají pro ohřev topného média topných systémů a pro zásobování horkou vodou. Nevýhody sběratelů mědi zahrnují vysoké náklady na pracovní sílu a náklady na materiál.

Použití měděných trubek a desek pro výrobu absorbéru zaručuje vysoký solární výkon

Metoda výpočtu solárního kolektoru

Výpočet výkonu solárního solárního kolektoru je založen na skutečnosti, že za 1 metr čtvereční M za jasného dne připadá na 800 až 1 000 wattů tepelné energie. Ztráty tohoto tepla na zadní straně a stěnách konstrukce se počítají koeficientem tepelné izolace použité izolace. Pokud se použije polystyrenová pěna, pak je koeficient tepelné ztráty pro ni 0,05 W / m × ° C. Při tloušťce materiálu 10 cm a teplotním rozdílu 50 ° C uvnitř a vně struktury je ztráta tepelné energie 0,05 / 0,1 × 50 = 25 W. S ohledem na boční stěny a potrubí je tato hodnota zdvojnásobena. Celkové množství odcházející energie bude tedy 50 W na 1 m 2 povrchu solárního ohřívače.

K ohřevu 1 litru vody na stupeň bude zapotřebí 1,16 W tepelné energie, proto pro náš model solárního kolektoru o ploše 1 m2 a teplotního rozdílu 50 ° C budeme moci získat podmíněný koeficient výkonu 800 / 1,16 = 689,65 / kg × ° C. Tato hodnota ukazuje, že instalace 1 čtverečního metru zahřeje 20 litrů vody při 35 ° C za hodinu.

Výpočet požadované produktivity solárního ohřívače vody se provádí podle vzorce W = Q × V × δT, kde Q je tepelná kapacita vody (1,16 W / kg × ° C); V - objem, l; δT je teplotní rozdíl na vstupu a výstupu zařízení.

Statistiky uvádějí, že pro jednoho dospělého je zapotřebí 50 litrů horké vody denně. Pro zásobování horkou vodou v průměru stačí zvýšit teplotu vody o 40 ° C, což při výpočtu podle tohoto vzorce vyžaduje spotřebu energie W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. Aby bylo možné zjistit oblast solárního kolektoru, musí být tato hodnota vydělena množstvím sluneční energie na 1 metr čtvereční povrchu v dané zeměpisné šířce.

Výpočet požadovaných solárních parametrů

Výroba solárního ohřívače vody s měděným absorbérem

Solární kolektor navržený k výrobě za slunečného zimního dne ohřívá vodu na teploty nad 90 ° C a za oblačného počasí - až 40 ° C. To je dost na to, aby byl dům vybaven teplou vodou. Pokud chcete vytápět obydlí solární energií, bude zapotřebí několik takových instalací.

Solární energie je ideální pro provoz čerpadla pro čerpání vody. Nuance výroby takové jednotky jsou popsány zde:https://neo.aquatechn.com/cs/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html

Potřebné materiály a nářadí

K výrobě ohřívače vody budete potřebovat:

• měděný plech o tloušťce nejméně 0,2 mm ve velikosti 0,98 × 2 m;
• měděná trubka Ø10 mm, délka 20 m;
• Měděná trubka Ø22 mm dlouhá 2,5 m;
• Závit 3/4/4 - 2 ks;
• 3 / 4˝ zástrčka - 2 ks;
• měkká pájka SANHA nebo POS-40 - 0,5 kg;
• tok;
• chemikálie pro černění absorbéru;
• Deska OSB tlustá 10 mm;
• rohy nábytku - 32 ks;
• Čedičová vlna o tloušťce 50 mm;
• izolace odrážející teplo z plechu o tloušťce 20 mm;
• kolejnice 20x30 - 10m;
• těsnění dveří nebo oken - 6 m;
• okenní sklo o tloušťce 4 mm nebo okna s dvojitým zasklením 0,98 x 2,01 m;
• samořezné šrouby;
• malovat.

Dále připravte následující nástroje:

• elektrická vrtačka;
• sada vrtáků do kovu;
• „Koruna“ nebo fréza na dřevo Ø20 mm;
• řezačka trubek;
• plynový hořák;
• Respirátor;
• štětce;
• sada šroubováků nebo šroubovák;
• elektrická skládačka.

K tlakové zkoušce okruhu budete potřebovat také kompresor a manometr určený pro tlak do 10 atmosfér.

Pro měkké pájení je vhodný jednoduchý plynový hořák

Pokyny pro postup práce

1. Pomocí řezačky trubek se měděná trubka rozřeže na kousky. Získáte 2 díly Ø22 mm dlouhé 1,25 ma 10 prvků Ø10 mm dlouhé 2 m.
2. U tlustých trubek odsazujte od okraje 150 mm a provádějte 10 vrtů Ø10 mm každých 100 mm.
3. Tenké trubice se vloží do získaných otvorů tak, aby vyčnívaly dovnitř maximálně o 1 až 2 mm. Jinak se v chladiči objeví nadměrný hydraulický odpor.
4. Pomocí plynového hořáku, horkovzdušné pistole a pájky jsou všechny části radiátoru vzájemně propojeny.
   

   Okruh solárního kolektoru pracuje pod tlakem, proto je zvláštní pozornost věnována těsnosti připojení

    

   K montáži radiátoru můžete použít speciální armatury, ale v tomto případě se výrazně zvýší náklady na solární systém. Skládací spoje navíc nezaručují těsnost konstrukce při proměnlivém termodynamickém zatížení.

5. Na diagonále radiátoru jsou pájky a závity připájeny k trubkám 3/4/4 v párech.
6. Po uzavření výstupního závitu zátkou se na vstup smontovaného kolektoru přišroubuje šroubení a připojí se kompresor.
   

   Kompresor je připojen pomocí armatury

7. Chladič je umístěn v nádobě s vodou a kompresor čerpá tlak 7–8 atm. Podle bublin stoupajících v kloubech posuzují těsnost pájených spojů.
   

   Pokud nebyl nalezen vhodný kontejner pro kontrolu kolektoru, můžete jej sestavit vlastníma rukama. Za tímto účelem z improvizovaných prostředků (řezivo, cihla atd.) Vytvořte krabici nebo jednoduchý plot a zakryjte je plastovou fólií.

8. Po kontrole těsnosti se chladič suší a odmastí. Poté pokračujte pájením měděného plechu. Pájení absorpční vrstvy k trubkám by mělo být spojitým švem po celé délce každého prvku měděného obvodu.
   

   Pájení absorpční struktury se provádí spojitým švem

9. Protože absorbér slunečního kolektoru je vyroben z mědi, lze místo lakování použít chemickou černění.To vám umožní získat skutečný selektivní povlak na povrchu, jako to, co se získá v továrně. Za tím účelem se do nádrže naleje zahřátý chemický roztok pro kontrolu těsnosti a absorbér se umístí lícem dolů. Během reakce je teplota reagentů udržována jakýmkoli možným způsobem (například neustálým čerpáním roztoku do nádoby s kotlem).
   

   Zčernování mědi je jednou z nejkritičtějších fází výroby absorbéru

    

   Jako kapalinu pro chemické černění můžete použít roztok hydroxidu sodného (60 g) a persíranu draselného nebo síranu amonného (16 g) ve vodě (1 l). Pamatujte, že tyto látky jsou pro člověka nebezpečné a proces oxidace mědi je spojen s uvolňováním škodlivých plynů. Proto je povinné používání ochranných pomůcek - respirátor, ochranné brýle a gumové rukavice, a práce samotná se nejlépe provádí venku nebo v dobře větraných prostorách.

10. Z listu OSB jsou vyříznuty detaily pro montáž tělesa solárního kolektoru - dno je 1x2 m, boky jsou 0,16 x 2 m, horní 0,18 x 1 ma dolní 0,17 x 1 m panelu, jakož i 2 opěrné zdi 0,13 x 0,98 m.
11. Kolejnice o rozměrech 20 x 30 mm se nařeže na kusy: 1,94 m - 4 ks. a 0,98 m - 2 ks.
12. V bočních stěnách jsou vytvořeny otvory o průměru 20 mm pro vstupní a výstupní potrubí a ve spodní části kolektoru jsou provedeny 3-4 otvory o průměru 8 mm pro mikroventilaci.
    

    Pro mikroventilaci jsou nutné otvory.

13. V příčkách jsou řezy provedeny pod absorpčními trubicemi.
14. Nosný rám je sestaven z kolejnic 20x30 mm.
15. Pomocí rohů nábytku a samořezných šroubů je rám opláštěn OSB panely. V tomto případě musí boční stěny spočívat na dně - to zabrání vychýlení těla. Spodní panel se spustí 10 mm od zbytku, aby jej zakryl sklem. Zabráníte tak vniknutí srážek do snímku.
16. Nainstalujte vnitřní oddíly.
    

    Při montáži pouzdra musí použít konstrukční čtverec, jinak by se konstrukce mohla ukázat jako příliš plynulá

17. Dno a boky těla jsou izolovány minerální vlnou a pokryty rolkou z materiálu odrážejícího teplo.
    

    Je lepší použít minerální vlnu s impregnací odpuzující vodu

18. Absorbér je umístěn na připravený prostor. Chcete-li to provést, demontujte jeden z bočních panelů, které jsou poté umístěny na místo.
    

    Schéma vnitřního „koláče“ solárního kolektoru

19. Ve vzdálenosti 1 cm od horního okraje krabice je vnitřní obvod konstrukce opláštěn dřevěným pruhem 20x30 mm, takže jeho široká strana se dotýká stěn.
20. Kolem obvodu přilepená těsnicí guma.
    

    Pro těsnost použijte konvenční okenní těsnění

21. Stohovací sklo nebo dvojsklo, jehož obrys je také přilepen okenním těsněním.
22. Konstrukce je lisována hliníkovým rohem, do kterého jsou předvrtány otvory pro samořezné šrouby. V této fázi je montáž kolektoru považována za úplnou.
    

    Tloušťka solárního kolektoru je asi 17 cm

Aby se zabránilo úniku vlhkosti a tepla, jsou ve všech fázích spoje a spoje součástí ošetřeny silikonovým tmelem. Aby byla struktura chráněna před srážením, je dřevo potaženo speciální kompozicí a natřeno smaltem.

Vlastnosti instalace a provozu kapalinových topných potrubí

Pro umístění solárního kolektoru je vybráno prostorné místo, které nezakrývá celé hodiny denního světla. Montážní držák nebo pomocný rám je vyroben z dřevěných latí nebo kovu takovým způsobem, že sklon ohřívače vody je nastavitelný od 45 do 60 stupňů od svislé osy.

Pro instalaci solárního ohřívače vody namontujte nosný rám

Připojení k nepřímému vytápění nebo tepelný akumulátor se provádí pomocí závitových armatur a měděných, kov-plastových nebo vícevrstvých polypropylenových trubek. Jsou pokryty vrstvou tepelné izolace.

Schéma zapojení solárního ohřívače v systému s nuceným pohybem chladicí kapaliny

Akumulační nádrž pro snížení tepelných ztrát je umístěna co nejblíže k instalaci. V závislosti na podmínkách je organizována přirozená nebo nucená cirkulace chladiva. Ve druhém případě se používá regulátor s teplotním senzorem zabudovaným do výstupní trubky. Čerpání pracovní tekutiny podél okruhu se zapne, jakmile teplota dosáhne naprogramované hodnoty.

Sezónně pracující systém je naplněn vodou, zatímco celoroční použití solárního ohřívače vody vyžaduje použití nemrznoucí kapaliny. Ideální volbou je speciální nemrznoucí směs pro solární systémy, ale také se šetří kapaliny určené pro automobilové radiátory nebo domácí topné systémy.

Video: do-it-yourself solární ohřívač vody

Vybudování solárního kolektoru není jen zajímavou a vzrušující činností. Solární ohřívač vody ušetří váš rodinný rozpočet a prokáže, že je možné chránit životní prostředí nejen slovy, ale i skutečnými skutky.