Солнечный коллектор как сделать: как сделать коллектор для отопления дома — magazinakb.ru

Содержание

Как сделать солнечный коллектор для обогрева воды на даче

Имея проблемы с электроснабжением, вопрос получения горячей воды для технических нужд сильно осложняется. Эффективным решением в такой ситуации будет применение солнечного водяного коллектора. Он позволит нагревать воду от солнечного света до 40 градусов Цельсия и более. При этом его можно оснастить разного рода автоматическими системами, чтобы адаптировать горячее водоснабжение под необходимые в конкретном случае условия.

Материалы для изготовления коллектора

змеевик (радиатор) от холодильника;
деревянные бруски;
фанера желательно влагостойкая;
фольга строительная;
стрейч пленка или стекло;
тонкий шланг ПВХ или силиконовый.

Сборка водяного коллектора

Корпус коллектора состоит из фанерного щитка с прибитыми по краям брусками. Его размер подбирается таким образом, чтобы разместить змеевик.

Внутренняя сторона корпуса устилается фольгой, которую можно закрепить на двусторонний скотч.

Сверху фольги укладывается змеевик. При этом в брусках корпуса делается 2 отверстия, чтобы вывести его трубки наружу. Чтобы змеевик не болтался, его следует прикрутить саморезами или просто приклеить скотчем.

Далее нужно закрыть коллектор прозрачным материалом. В идеале использовать для этого цельное стекло, но можно просто обмотать корпус несколькими слоями стрейч пленки.

Затем к коллектору подключается шланг для циркуляции воды. Если его диаметр больше трубок, то их можно подмотать изолентой.

Вариант автономного подключения коллектора для нагрева всего объема бака

Чтобы обеспечить нагрев воды в емкости от коллектора необходимо обеспечить ее циркуляцию. Для этого потребуется:

погружной насос 12 В;
солнечная батарея 12 В;
автоматический конвертер напряжения;
разъем MC4 папа/мама.

Нужно соединить шлангами бак с водой и коллектор, который располагается на солнечном месте, к примеру, на крыше дома. При этом бак можно поставить в помещение. Чтобы вода могла двигаться от коллектора до емкости, нужно установить в последнюю водяную погружную помпу на 12 В.

Достаточно производительности насоса в 200-300 л/час. Важно, чтобы он смог поднять столб воды на нужную высоту от бака до коллектора.
Поскольку данная система должна работать автономно от центральной электрической сети, то для питания помпы лучше всего использовать солнечную батарею. Для этого насос сначала подсоединяется к автоматическому конвертеру напряжения, который настраивается на выдачу 12 В, а к нему через разъемы MC4 подключается солнечная батарея.

Таким образом, когда на коллектор и солнечную панель попадает дневной свет, то вода греется и циркулирует из бака в змеевик, затем сливается обратно в бак.

В змеевике она прогревается, поэтому поднимается температура и в самой емкости. Как только дневной свет прекратиться, то панель перестанет питать насос и тот остановит прокачку воды, что естественно хорошо, поскольку без солнца коллектор уже не работает на нагрев.

Такой вариант позволит нагреть летом бак на 50 литров до 40-50 градусов Цельсия за 3-5 часов. Данное оборудование даст достаточно воды даже для наполнения ванны. При этом если бак утеплен, то жидкость не остынет и ночью, когда нагрева нет. С целью экономии можно рискнуть и подключить помпу напрямую к солнечной панели без конвертера, но это способно повредить ее мотору.

Подключение для быстрого прогрева малого объема воды

Если вода используется небольшими объемами по пару литров за раз, то систему можно сделать вообще без насоса. Для этого потребуется:

солнечная панель;
автоматический конвертер напряжения;
электронный термостат с датчиком;
электромагнитный клапан для воды.

Данная система подразумевает размещение бака с водой на возвышении, выше коллектора. На выход змеевика устанавливается электромагнитный клапан, который управляется термостатом.

При этом датчик последнего подключается прямо возле слива змеевика. Естественно между солнечной панелью и всем оборудованием требуется установка конвертера напряжения.

В таком случае, как только вода в змеевике достигнет температуры реагирования термостата, тот подаст напряжение на клапан, от чего откроется слив из коллектора. Жидкость будет сливаться самотеком со змеевика в другую утепленную как термос емкость. Как только потечет холодная вода, термостат отключит питание клапана и тот перекроется.

Таким образом, горячая вода в утепленную емкость будет сливаться периодически по мере прогрева. Это позволит ее получать в малых объемах, но зато разогретую до высоких температур быстро, а не за 3-4 часа. Главное, чтобы накопительная емкость была эффективна как термос, и жидкость в ней не остывала. Периодически из нижнего бачка можно сливать по пару литров для мойки посуды, мытья рук и т.д.

Смотрите видео

изготовление самодельного солнечного коллектора для отопления дома своими руками

Коллектор солнечной энергии – это устройство для сбора солнечного тепла. В отличие от солнечных батарей он не производит электричество, а обеспечивает нагрев материала-теплоносителя. Изготовление солнечного коллектора своими руками не займет много времени, но принесет немало пользы. Можно использовать самодельные солнечные коллекторы как для отопления больших помещений, так и для обогрева малых площадей или нагрева воды.

Известно, что плоскость площадью всего в 36 см2, обращенная перпендикулярно к солнечным лучам, может получать в год такое количество энергии, которого вполне хватит для того, чтобы вскипятить чайник.

Подобные факты и привели к изобретению различных приборов, основанных на использовании солнечной энергии. Так, например, существуют конструкции, способные собирать рассеянную солнечную энергию и перерабатывать ее в тепло, например для обогрева дома и т. п.

Самодельный коллектор солнечной энергии для отопления дома

В данной статье приводятся три варианта изготовления обогревательных установок. Первый вариант солнечного коллектора своими руками по своей тепловой мощности вполне может заменить батареи центрального отопления. Данная установка способна почти 8 месяцев в год днем и ночью отапливать все помещения большого дома. Ее тепловая мощность очень велика (около 5 ООО Вт) и поэтому может обеспечить не только круглосуточную работу системы обогрева, но и позволяет запасать избыток тепла впрок, т. е. аккумулировать его.

Этот солнечный коллектор для отопления изготавливают из дерева, его длина составляет 350 см, ширина — 180 см, а высота — 220 см. Устанавливать это оборудование нужно обязательно с южной стороны жилого дома.

На правой стороне коллектора нужно смонтировать откидную крышу, которую можно днем опускать, а на ночь или во время дождя — поднимать. Крыша призвана защищать коллектор от потери тепла и от различных повреждений.

Боковую стенку коллектора можно собрать из деревянных рамок, она должна иметь тройное остекление. Это позволяет лучше аккумулировать солнечную энергию: оба слоя воздуха между стеклами будут хорошо теплоизолировать нагреваемые солнечными лучами пластины.

Сделать пластины солнечного коллектора своими руками можно из полос кровельного железа и покрасить черной эмалью. Нагреваясь благодаря солнечным лучам, они будут отдавать тепло потоку воздуха, который, в свою очередь, начнет совершать сложный путь по лабиринту между ячейками и внутренним стеклом.

Принцип работы коллектора будет следующим. Утром необходимо откинуть крышу и установить ее под таким углом, чтобы солнечные лучи, отражаясь от стекла, падали на черные пластины подогревателя. Когда они достаточно нагреются, нужно включить вентиляторы. Далее воздух через отверстие 1 будет устремляться в лабиринт над подогревателем. Нагреваясь, он будет выходить в отверстие 2. Через отверстие 3 и 4 вентилятор начнет направлять этот нагретый воздух в жилые помещения.

Обратный поток будет возвращаться в коллектор через отверстие 5. Потом поток воздуха начнет разделяться: часть его снова направится в жилые помещения, а другая часть будет засасываться вентилятором и пойдет на подогрев.

Данный солнечный коллектор для отопления дома позволяет прогреть воздух в жилых помещениях до 24 °С, а иногда температура может быть и выше. Если станет слишком жарко, можно будет перераспределить потоки воздуха. Для этого необходимо заслонкой перекрыть воздуховод, по которому теплый воздух идет в дом. В этом случае большая его часть начнет циркулировать внутри коллектора, нагревая только аккумулятор.

Конструкция аккумулятора включает дополнительный лабиринт, где воздух будет больше отдавать тепло заполнителю. Заполнитель представляет собой кладку из кирпичей или крупных камней, которые должны быть уложены с большими щелями без связующего раствора.

Масса аккумулятора должна составлять несколько сотен килограммов, так что к вечеру температура кладки может достигнуть 75 С. Такое аккумулированное тепло позволит поддерживать температуру воздуха в помещениях в пределах 16-18 °С в течение всей ночи. После захода солнца нужно отключить вентилятор, а крышу коллектора следует поднять.

Изготовление солнечного коллектора для обогрева комнаты

Второй вариант конструкции коллектора имеет размеры 150 х 100 X10 см. Тепловая мощность такого солнечного коллектора для дома — 800 Вт.

Хотя эта мощность и невелика, но ее вполне должно хватить для обогрева комнаты площадью 12-14 м2. Однако после захода солнца данная установка не может работать, поскольку у нее нет специального заполнителя, который аккумулировал бы тепло.

Чтобы обогреть большую площадь, потребуется сделать несколько таких коллекторов, причем работать они могут вместе или независимо друг от друга. Для совместной работы их нужно параллельно соединить между собой.

При изготовлении корпуса солнечного коллектора используют кровельное железо. Внешне конструкция этого изделия напоминает корыто. Внутреннюю поверхность коллектора нужно покрасить в черный цвет и установить внутри корпуса два стержня. На них далее необходимо надеть пластины-жалюзи. Их также можно вырезать из кровельного железа и покрасить черной эмалью.

Работать коллектор будет по следующей схеме; воздух из помещения по гибкому рукаву вентилятором будет подаваться внутрь коллектора, здесь, обтекая пластины, он начнет нагреваться.

Для большей эффективности установки рекомендуется делать переднюю часть коллектора с двойным остеклением, а корпус утеплять теплоизоляционными матами.

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды

С помощью третьего варианта самодельного солнечного коллектора можно греть воду. Монтировать его следует на чердаке дома под самой крышей.

Принцип работы этого коллектора, сделанного своими руками, заключается в том, что солнечные лучи, многократно отражаясь от зеркал, установленных на боковых стенах, потолке и полу, будут концентрироваться в узкий пучок и падать на змеевик, установленный в ящике.

Крышка этого ящика должна иметь двойное остекление. Сделав данную установку, вода будет нагреваться до 70—80 С. Ее можно использовать и для отопления, и для различных хозяйственных нужд.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Использовать неисчерпаемую и бесплатную солнечную энергию человечество начало давно. Для ее сбора существуют специальные устройства – солнечные коллекторы. С каждым годом их конструкция становится все более совершенной, но высокие цены на них пока не позволяют использовать их широко и повсюду. Поэтому люди, обладающие пытливым умом и умелыми руками, пытаются сделать солнечные коллекторы самостоятельно. И своими знаниями они готовы поделиться. В данной статье предлагается узнать, как сделать солнечный воздушный коллектор своими руками.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Что такое солнечный коллектор

Содержание статьи

Задача солнечного коллектора – собрать тепловую энергию солнечного излучения и передать ее какому-либо веществу, которое далее передаст ее «адресату». Это вещество называется теплоносителем и в качестве которых могут выступать либо жидкости (чаще всего это вода), либо газы (почти всегда это воздух).

Вода является более эффективным теплоносителем, так как ее теплоемкость гораздо выше, чем воздуха, но ее применение связано с определенными трудностями: сброс излишнего тепла летом или защита от замерзания зимой. Воздух не сможет передать такое количество энергии, зато конструкция воздушных коллекторов гораздо проще, они гораздо надежнее и безопасней. Да и сделать солнечный воздушный коллектор своими руками гораздо проще, чем водяной. Кстати, именно воздух является первым теплоносителем, который стал применять человек. Какие преимущества есть у воздуха, как у теплоносителя:

Воздух не подвержен замерзанию и закипанию.
Воздух не обладает токсичностью.
Воздух не надо наделять какими-то особыми качествами (в водных системах добавляют антифризы), он всегда доступен.

Воздушные солнечные коллекторы широко применяются в системах воздушного отопления как жилых зданий, так и подвалов, гаражей, хранилищ. В каких именно странах воздушные гелиоустановки применяются наиболее широко, очень красноречиво свидетельствует диаграмма.

Использование воздушных солнечных коллекторов в различных странах мира

Видно, что наиболее экономически развитые страны нисколько не пренебрегают возможностями Солнца по нагреву воздуха. А мы, увы, пока входим в число многих 4,3% прочих.

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.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Определение места установки и доступной площади

Прежде всего, надо определиться с местом установки солнечного воздушного коллектора, так как это сильно может повлиять на его производительность. При этом следует учесть несколько факторов:

Воздушный солнечный коллектор следует располагать как можно ближе к тому месту, куда будет поступать подогретый воздух, так как потери в воздуховодах могут стать такими, что применение коллектора окажется нецелесообразным.
Коллектор следует располагать на южной стороне дома или другого строения и по возможности под определенным наклоном, обеспечивающим максимальную инсоляцию. Если это недоступно, то надо стараться установить как можно ближе к южной стороне. Зависимость инсоляции от азимута и угла установки показана на диаграмме.

Как влияет ориентация солнечного коллектора на инсоляцию

Окружающие предметы, здания строения и растения не должны мешать естественному освещению поверхности коллектора.

В выбранном месте, отвечающим всем условиям, следует посмотреть какой площади солнечный коллектор можно разместить. Очевидно, что чем больше будет площадь коллектора – тем он будет производительней.

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Абсорбер (поглотитель) – важнейшая часть любого солнечного коллектора и от его конструкции во многом будет зависеть производительность. У заводских моделей применяются детали из специальных сплавов, имеющих особое высокоселективное покрытие, но это в основном и определяет высокую цену. Наша же задача – найти такой материал, который доступен и, тем не менее, будет хорошо справляться со своей функцией – улавливать солнечное тепло и передавать его воздуху.

И таким доступным материалом является обычная алюминиевая банка из-под Кока-Колы, пива или других напитков. Как собрать нужное количество пустой тары мы описывать не будем, а лучше сосредоточимся на тех замечательных свойствах, которые позволяют использовать алюминиевые банки в качестве абсорбера:

Алюминиевая банка для напитков — идеальный материал для абсорбера коллектора

Во-первых, банки изготовлены из алюминия (очень редко встречаются стальные), а он имеет очень высокую теплопроводность.
Во-вторых, все банки из-под любых напитков имеют одинаковые размеры: нижний диаметр 66 мм, верхний диаметр 59 мм, высота у банки 0,5 л – 168 мм.
В-третьих, банки сделаны таким образом, чтобы в упаковке они размещались друг над другом, то есть они замечательно стыкуются.
И, наконец, тонкий алюминий, из которого сделаны банки, легко обрабатывается доступным инструментом.

По мере накопления нужного количества алюминиевых банок их надо тщательно отмывать с моющим средством и просушивать. Иначе в дальнейшем они будут источать неприятный запах, с которым будет справиться сложнее.

Изготовление корпуса коллектора и его теплоизоляция

В зависимости от доступной площади размещения коллектора рассчитываются его габаритные размеры. В данной статье предлагается сделать солнечный воздушный коллектор размером 8 на 8 алюминиевых банок 0,5 л, что по габаритным размерам составит примерно 1400*670 мм. Одного листа фанеры толщиной 21 мм стандартного размера 1525*1525 мм хватит на изготовление всего солнечного коллектора, а толщина фанеры обеспечит необходимую прочность и жесткость конструкции.

Для изготовления корпуса необходимо:

Тщательно разметить лист фанеры. Для коллектора понадобится:

Задняя стенка размером 1400*670 мм.
Две боковые стенки 1400*116 мм.
Две торцевые стенки 630*116 мм.
Две направляющие для банок 630*116 мм.

При разметке стоит учесть то, что для дальнейшей обработки краев деталей надо давать припуск по 3—5 мм с каждой стороны. Чтобы нарезка происходила без сбоев лучше линии прочерчивать ярким маркером.

Резать фанеру лучше всего дисковой пилой, причем чем меньше будут зубья у диска – тем лучше. Для более ровного реза можно воспользоваться направляющей, в качестве которой можно использовать лист ДСП с заводской кромкой. Направляющую можно притянуть к листу фанеры струбцинами.

Для ровного реза кромки фанеры лучше всего подходит дисковая пила совместно с направляющей

Если рез будет идти поперек волокон, то лучше предварительно острым ножом по металлической линейке прорезать верхний слой, так меньше будет сколов. После раскроя листа на детали если кромки неровные – их можно обработать фрезерной машиной по шаблону до идеально ровных и перпендикулярных.

Пришло время собирать каркас. Для этого надо:

К задней стенке коллектора прикрепить две боковые стенки. Крепить можно мебельными шурупами 6,3*50 мм – их еще называют конфирматами. Только перед этим обязательно надо предварительно пройтись сверлом диаметром 4 мм. Для крепления можно использовать и обычные шурупы, и различные уголки. Коллектор должен иметь герметичный корпус, поэтому целесообразно промазывать скрепляемые поверхности силиконовым герметиком.

Мебельные шурупы-конфирматы вполне подходят для соединения деталей из фанеры толщиной 21 мм

К задней стенке, а затем и к боковым крепятся торцевые стенки. После этого проверяется правильность сборки и размеры.

Задние и боковые стенки коллектора необходимо обязательно утеплить и для этого как нельзя лучше подходит экструдированный пенополистирол (ЭППС) толщиной 2 см. Перед тем как приклеивать утеплитель к стенкам, необходимо обработать фанеру антисептическим средством или просто покрасить, так как в этих местах может конденсироваться влага.

Плиты из экструдированного пенополистирола отлично подходят для теплоизоляции солнечного коллектора

Листы ЭППС можно приклеить к поверхности фанеры монтажной пеной, акриловыми «жидкими гвоздями», клеем «Мастер», клеем «Момент», — в любом случае он будет надежно держаться. Главное, чтобы в описании клея пенопласт был указан в качестве одной из склеиваемых поверхностей. Во время клейки утеплителя надо добиться того, чтобы все стыки были полностью закрыты. При необходимости в дальнейшем они могут «задуваться» монтажной пеной.

После того как вся внутренняя поверхность коллектора будет утеплена, ее можно обклеить отражающей теплоизоляцией, которая представляет собой основу из стеклоткани или вспененного полиэтилена и алюминиевую фольгу. Очень часто эти материалы имеют клеящую основу, что очень удобно, а если нет, то можно приклеить на любой подходящий для этого состав. Стыки обязательно надо проклеить алюминиевым скотчем.

Стыки теплоотражающего слоя должны скрепляться алюминиевым скотчем

Изготовление направляющих для абсорбера

Чтобы колонны из алюминиевых банок точно держали свою геометрию, необходимо изготовить для них направляющие. Для этого ранее были вырезаны два куска фанеры 630*116 мм, которые надо разметить и высверлить следующим образом:

От верхней части отступить 53 мм и прочертить линию параллельную длинной стороне.
Полученную линию разделить на 9 равных отрезков, то есть по 70 мм, поставить метки. Они будут центрами отверстий.
Сверлом для дерева коронка-чашка диаметром 57 мм надо высверлить отверстия в фанере. Но перед этим лучше померить в нижней части банки диаметр опорного кольца устойчивости, так как размеры могут варьироваться. При необходимости выбрать другое сверло. Банка должна входить в отверстие достаточно плотно. При работе на сверло сильно не нажимают и периодически дают ему отдохнуть.

Сверло коронка-чашка просто незаменимо для отверстий большого диаметра в фанере

Аналогично делается разметка на верхней направляющей. Диаметр головной части банки немного больше (57,4), чем заднего опорного кольца, поэтому перед высверливанием лучше померить его штангенциркулем и подобрать соответствующую коронку-чашку, а после примерить верх банки.

Изготовление абсорберов

Для подготовки банок к монтажу следует выполнить ряд операций:

Все банки надо проверить постоянным магнитом. Очень редко, но встречаются банки из стали, которые надо отсортировать.
В верхней части банки ножницами по металлу делаются надрезы от отверстия к краям, а затем эти «язычки» заправляются внутрь. Работать следует в перчатках, чтобы избежать порезов от острых краев алюминия. Направить острые язычки внутрь банки и выровнять края отверстия поможет кусок полимерной трубы, зажатой в тисках. Подобным образом обрабатываем все 64 банки.

Ножницами по металлу лучше всего раскрывать верхнюю часть банки

Настало время заняться нижней частью. Для этого коническим сверлом по металлу в донышке просверливаются три отверстия диаметром примерно 20 мм расположенные под 120° друг к другу. Для того чтобы не помять банку, ее надо поместить в упругую оправку (например, кусок трубной изоляции) и не сжимать сильно руками. Так обрабатываются все банки.

Коническое сверло вырезает очень ровные отверстия в донышке банки

Для склеивания банок лучше всего воспользоваться высокотемпературным клеем-герметиком High Heat Mortar на основе силикатного цемента. Его применяют для герметизации печей, каминов, дымоходов. Возможно, его огнестойкость для коллектора будет избыточной, но «запас карман не тянет».

Такой герметик для печей и каминов отлично подходит и для изготовления абсорбера

Для того чтобы банки во время склеивания выдерживали линию, надо изготовить шаблон из двух ровных досок, скрепленных между собой под углом в 90°. Для прилегания банок к поверхности шаблон ставят наклонно и опирают о стену.

Шаблон очень помогает в сборке

Перед склеиванием банки обезжиривают любым доступным растворителем (ацетон, № 646, 647). Эту работу лучше делать на улице.
Перед началом следующего этапа на руки надо надеть резиновые перчатки, а рядом иметь емкость с водой. Склеиваемые поверхности увлажняются, из пистолета выдавливается ровной «колбаской» клей-герметик на нижнюю часть банки, а затем она стыкуется с верхней частью банки, находящейся ниже.

Клей-герметик наносится на верхнюю часть банки

Увлажненным пальцем в перчатке разравнивается выдавившийся клей так, чтобы весь стык и поверхность рядом с ним была укрыта клеем. Затем все эти операции повторяются для всех банок одного столбика (8 штук). После этого все банки ставятся в шаблон, выравниваются и прижимаются сверху грузом.
После того как клей затвердеет, столбик снимают и аккуратно укладывают на горизонтальную поверхность. Подобным образом собирают другие столбики из банок.

Заготовки для абсорбера окончательно высыхают на горизонтальной поверхности

Пока полностью высыхают заготовки можно окрасить заднюю стенку солнечного коллектора и направляющие для банок в черный матовый цвет. В хороших автомагазинах всегда можно найти такую краску, предназначенную для глушителей или тормозных барабанов.

Такую краску можно всегда найти в хорошем автомагазине

Боковые стенки коллектора окрашивать не надо, поэтому их надо закрыть газетами, прикрепленными малярным скотчем. После обезжиривания поверхностей краску наносят в два слоя.

Сборка воздушного солнечного коллектора

Пора начать сборку батареи абсорбера. Для этого каждый столбик укладывается в соответствующую направляющую вначале снизу, а затем сверху. Перед стыковкой банки промазываются герметиком, а потом увлажненным пальцем герметик разравнивается. На этом этапе надо быть особенно внимательным. Собирать лучше на горизонтальной поверхности. После сборки и проверки всех соединений можно аккуратно стянуть две направляющие резиновым жгутом и оставить высыхать.
Когда вся конструкция поглотителя высохнет ее можно аккуратно поднять и поместить поверх короба так, чтобы расстояния сверху и снизу были одинаковыми. После этого делается разметка положения направляющих, ведь для их монтажа в короб придется вырезать канавку в утеплителе так, чтобы они плотно сели и уперлись в фанерный лист задней стенки. После монтажа направляющие планки крепятся с торцов через боковины мебельными шурупами-конфирматами. После этого все стыки заделываются герметиком.

Поглотитель (абсорбер) смонтирован на свое штатное место

Для входа и выхода воздуха сразу надо предусмотреть отверстия, которые лучше всего сделать в задней стенке. Лучше всего для этого воспользоваться готовыми решениями в системе пластиковых вентиляционных каналов, а именно пластины настенные с фланцем, которые можно легко вмонтировать в заднюю стенку в местах входа и выхода не занятых адсорбером. Для этого в фанерном листе и утеплителе прорезается прямоугольное отверстие по размерам пластины, а затем она крепится к стенке на шурупы через слой герметика.

Настенные пластины с фланцем из системы вентиляционных каналов ПВХ отлично подходят для воздушного солнечного коллектора

Если возникнет необходимость перейти на круглый воздуховод, вмонтировать канальный вентилятор, сделать поворот и т. д., то в ассортименте производителей есть любые трубы и фасонные части, которые следует подгонять уже по месту.
Верхнюю и нижнюю лицевую часть солнечного коллектора в местах входа и выхода воздуховодов необходимо облицевать. Для этого очень хорошо подходит вагонка, но ее сначала надо обрезать точно по размеру, а потом подрезать утеплитель на боковых и торцевых стенках коллектора ровно на толщину вагонки. После этого она приклеивается на герметик, им же обрабатываются все стыки.

Места входа и выхода удобно облицевать кусками пластиковой вагонки

Для покраски коллектор ставится на упоры в положение близкое к вертикальному. Перед окраской поверхности обезжириваются и высушиваются. Краска наносится в несколько слоев до тех пор, пока она не укроет всю видимую поверхность. Каждый слой наносится так, чтобы не образовывались потеки. Поверхность должна получиться насыщенно-черной и матовой.

Покраска коллектора

После высыхания краски самое время смонтировать переднее стекло. Для этих целей лучше всего подойдёт акриловое оргстекло или поликарбонатное стекло. Вначале лист стекла прикладывается к поверхности, намечаются его размеры, а после уже он вырезается. Края сразу надо обработать наждачной бумагой и подогнать точно по размеру. Перед монтажом его надо тщательно очистить, особенно нижнюю поверхность и поместить в отсек с адсорбером несколько пакетиков с силикагелем. Он предотвратит появление конденсата на внутренней поверхности стекла.
Перед тем как крепить стекло, надо все примыкающие к нему части: периметр короба и направляющие обработать герметиком. Причем необязательно герметик наносить на всю поверхность, достаточно только на торцы фанерных листов. Крепить лучше всего шурупами с пресс-шайбой, предварительно высверлив перед этим отверстия. Желательно еще и прикрыть кромку стекла специальным угловым мебельным профилем.

Для облицовки краев отлично подходит угловой мебельный профиль

Для крепления воздушного солнечного коллектора, к нему можно прикрутить кронштейны на заднюю стенку. На этом сборка самого коллектора закончена.

Подключение солнечного воздушного коллектора

Воздушный солнечный коллектор может как интегрироваться в существующую систему вентиляции, так и работать совершенно отдельно. Даже при отсутствии принудительной вентиляции неумолимые физические законы все равно будут «продвигать» нагретый воздух через коллектор, но процесс этот будет идти довольно вяло, поэтому желателен вентилятор с производительностью не менее 150 кубических метров в час.

Применение вентилятора обнажает два важных вопроса:

Где вентилятор ставить: на входе или выходе коллектора? Если коллектор поднимет температуру на выходе до 60—70 °C (а такое вполне возможно), то вентилятор, стоящий там долго не протянет. С другой стороны – вентилятор, стоящий на улице подвергается атмосферным воздействиям и им сложнее управлять. В большинстве случаев его все-таки ставят внутри помещения, а в жаркие дни, когда воздух и так нагрет – вентилятор просто не включают либо подключают его через тепловое реле.

Чаще всего вентилятор монтируют внутри помещения

Применение вентилятора заставляет сомневаться некоторых скептиков в целесообразности воздушного отопления. Не проще ли электроэнергию, потраченную на вращение двигателя вентилятора, направить на подогрев помещения? Но практика показывает, что вышеописанная конструкция коллектора все равно эффективна и выгодна. Разница температур наружно воздуха и на выходе из коллектора может достигать 35 °C.

При эксплуатации воздушного коллектора возникает еще один резонный вопрос: в ночное время, когда инсоляции коллектора нет, даже при неработающем вентиляторе холодный воздух будет проникать в помещение. Решение этого вопроса довольно простое. Среди комплектующих для вентиляционных систем можно найти специальные обратные клапаны, которые открываются только под напором воздушного потока. При неработающем вентиляторе клапан будет закрыт. Важно только правильно его установить, чтобы он не перекрывал воздуховод. Существуют и модели вентиляторов со встроенным клапаном, на которые следует обратить внимание.

Обратный клапан исключит несанкционированный доступ в помещение холодного воздуха ночью

Для быстрого прогрева теплым воздухом можно продумать систему рециркуляции, когда воздух из помещения проходит через коллектор и возвращается в то же помещение. В этом случае оправдано ставить вентилятор, который будет нагнетать воздух в коллектор, а не создавать в нем разрежение. Недостатком рециркуляции является отсутствие притока свежего воздуха.

Эксплуатация и уход за солнечным воздушным коллектором

Чтобы коллектор служил долго и безотказно необходимо соблюдать два простых правила:

Периодически надо очищать и промывать лицевое стекло солнечного коллектора.
В жаркие летние дни, когда нет надобности в подогреве воздуха, лучше накрыть коллектор плотной светлой тканью во избежание перегрева поверхности абсорбера.
Чтобы вентилятор не работал вхолостую, периодически стоит проверять плотность соединений воздуховодов и их целостность.

Заключение

Подводя итоги статьи, стоит обратить внимание на несколько пунктов:

Предложенная в этой статье модель солнечного воздушного коллектора доказала на практике свою эффективность и успешно эксплуатируется во всем мире.
По желанию можно изготовить более мощный солнечный коллектор или соединить их несколько последовательно.
Воздушные солнечные коллекторы можно использовать периодически. Например, для подогрева воздуха в теплицах ранней весной или для сушки сельскохозяйственной продукции осенью.

Видео: Как сделать воздушный солнечный коллектор (англ)

Видео: Слайд-шоу об изготовлении солнечного коллектора из алюминиевых банок

Солнечные коллекторы для отопления — как сделать самому

В отличие от запасов жидкого, газообразного, твердого топлива ресурсы солнечной энергии неистощимы. Использование поставляемого солнцем излучения не наносит вреда многострадальной окружающей среде, не опустошает кошельки владельцев загородных коттеджей. Для применения бесплатного подарка природы можно приобрести готовую установку или сделать продуктивные солнечные коллекторы для отопления самостоятельно из подручных средств и недорогих, зачастую «бросовых» материалов.

Мощность достигающего земной поверхности потока солнечного света в средних широтах по усредненным данным NASA составляет примерно 1-1,2 кВт, приходящихся на м² площади. Это относительный параметр, зависящий от облачности, климатических условий, рельефа местности, времени года, от направления солнечного потока и еще от массы обстоятельств. При грамотном применении солнечной энергии она способна обеспечить теплом и горячей водой автономное загородное здание.

Солнечный коллектор для отопления, схема устройства и функционала

Несмотря на конструктивные различия гелиоустановок, применяемых в качестве обогревателей и аккумулирующих энергию солнца систем, функции у них аналогичны. Они предназначены для сбора и преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Даже в пасмурный день коллекторные системы проявляют чудеса продуктивности, а в жаркий полдень установки поставляют до 1500 кВт.

[include title=»РСЯ — в записи»]

Принцип действия основан на применении законов физики. Солнечные лучи, попавшие в замкнутое пространство, перерабатываются в тепловую энергию и накапливаются, не имея возможности выйти обратно. С учетом частичной потери энергии в самом коллекторе, в трубах и в аккумуляторе тепла оборудование со среднестатистическим КПД, составляющим приблизительно 60%, все равно представляет собой достойную альтернативу обычным схемам отопления.

Принцип действия солнечных коллекторов

Обратите внимание. В северных европейских регионах работа солнечных коллекторов, оборудующих практичное архитектурное нововведение «солнечные дома», покрывает 50% потребности автономного строения в тепловой энергии. Дополняют их камины, печи, перерабатывающие древесину. Для стимуляции работы термических гелиоустановок, снабжающих теплом солнечные дома (здания, ориентированные по сторонам света), применяются насосы. Потребляют насосы не более 400 кВт/часов ежегодно.

Типы обогревательных систем — «солнечные коллекторы» ↑

Воздушные гелио коллекторы-концентраторы, принцип действия которых базируется на использовании физического явления «парниковый эффект». Проникающее сквозь светопроводящий материал (ПВХ пленку, поликарбонатную плоскость, стекло) инфракрасное излучение поглощается теплоприемником. Получивший энергетический заряд теплоприемник передает тепло воздуху под стеклом. Нагретая воздушная масса используется для отопления.

Подвижные аккумуляторно-преобразующие солнечные системы, ориентируемые на солнечный источник энергии. Среди них есть установки, оснащенные поворачивающимися вслед за движением солнца зеркалами. Есть оборудование, полностью совершающее развороты и коллекторы, подвижными частями которых являются нагревательный элемент и зеркало. Эффективно использующие прямое и рассеянное излучение подвижные коллекторы не слишком востребованы из-за дороговизны.

Плоские гелио-устройства. Представляют собой застекленный черный ящик, собирающий направленные под углом 30-35º лучи. Время работы их ограничено продолжительностью солнечного дня, на продуктивность влияет площадь принимающей излучение поверхности, вертикальное или наклонное расположение. Это дешевая, потому самая распространенная разновидность.

Эффективный солнечный коллектор трубчатого типа

Трубчатые солнечные коллекторы. Устройства представляют собой черные трубки, наполненные теплоносителем, циркуляцию которого стимулирует разница температур коллектора и нижней (холодной) зоны накопителя. У круглых элементов в отличие от деталей плоских систем больше площадь поглощающей свет поверхности.

Вакуумные солнечные коллекторы – одна из разновидностей трубчатых устройств. Их конструкция состоит из стеклянной трубки с расположенной внутри еще одной, но уже черной трубкой с теплоносителем. Между прозрачной оболочкой и черной трубкой вакуум, выполняющий функцию теплоизоляции.

Схема работы вакуумного гелиоколлектора:
1. трубки с жидкостью (вода, антифриз)
2. теплоизоляционный корпус
3. отражатель
4. рама жесткости
5 и 6. баки для холодной и горячей воды

Коллекторы-концентраторы солнечного излучения. Их оборудуют рефлекторами, осуществляющими фокусировку солнечных лучей с максимальной площади. Концентрирующие солнечную энергию зеркала и отражатели увеличивают мощность и плотность получаемого установкой потока, за счет чего появилась возможность сократить площадь принимающего солнечное излучение элемента. С целью повышения результативности данное оборудование оснащается устройствами слежения за траекторией солнца.

Простейший солнечный коллектор для дачников – бочка ↑

Сделать его можно из обыкновенной оцинкованной тары для жидкости с объемом 100 — 200 л, расположить которую нужно на крыше. Если самодельный аппарат установить на южной стороне кровли, покрытой блестящим металлическим листом, производительность элементарной установки позволит получать около 100 л воды, нагретой до 60º . Бочка лучше других агрегатов освещается солнечными лучами, а за счет минимальной площади теплообмена с воздухом обладает КПД, равнозначным фабричным установкам.

[include title=»РСЯ — в записи»]

К минусам бочек относят возможность использования лишь в экологически чистых регионах, удаленных от фабрик, транспортных магистралей, аэропортов. Данный самодельный агрегат малоэффективен в зимнюю пору, теряет много тепла в ветряную погоду.

Соорудить весьма эффективную гелиоустановку можно из змеевика старенького холодильника. Мастеру потребуются также фольга, рейки для изготовления каркаса, стекло и резиновый коврик. Нужна будет емкость для воды (бак, бочка) и трубы для слива ее и подачи, вентили.

Гелиосистема, сделанная собственными руками

Вокруг змеевика, избавленного посредством тщательного промывания от следов и остатков фреона, сооружается каркас из реек. Привести точные размеры каркаса невозможно, так как это зависит от габаритов основного рабочего узла самодельного устройства, то есть от марки вышедшего из строя холодильника. Размеры коврика подгоняются под периметр каркаса, среди реек которого змеевик должен свободно располагаться.

На дно каркаса, выполненное из резинового коврика, укладывается слой фольги.

Затем змеевик фиксируют внутри сколоченной конструкции с помощью хомутов, снятых все с того же холодильника. Крепление хомутов выполняют винтами.

В стенках конструкции необходимо проделать отверстия для выхода трубок змеевика.

Дно самодельной гелио-котельной желательно укрепить рейками. Их нужно прибить с обратной стороны конструкции.

Днище гелиоколлектора желательно укрепить дополнительными рейками

Сверху крепиться стекло. Вырезать его можно из старой рамы. Фиксируют стекло скотчем по периметру, можно продублировать крепеж для успокоения совести парой шурупов.

Совет. Обработка стыков герметиком повысит продуктивность самодельного солнечного коллектора.

Собранную собственными руками солнечную «котельную» устанавливают на обращенной к югу стороне кровли (возможны варианты в 15-20º). Приоритетный угол наклона 35 градусов, потому что такой уклон предотвратит скопление осадков на стекле коллектора. Устройство можно расположить в доме или во дворе, сделав для него специальные наклонные опоры.

Схема монтажа самодельного солнечного коллектора:
1. труба для поставки нагретой воды
2. вентиль, предназначенный для сброса давления
3. трубопровод для забора горячей воды
4. запорная арматура
5. вентиль для подпитки
6 и 7. трубопровод для холодной воды
8. вентиль для разгрузки (слива)

Коллектор нужно соединить трубопроводом с предназначенной для сбора горячей воды емкостью-накопителем. По трубе нагретая в коллекторе, менее плотная вода самостоятельно перемещается в накопитель. Обычно это бочка или бак, водруженный на крышу или установленный на земле. Емкость закрывают крышкой, оборудованной вентилем для сброса давления. Вторая труба с запорным вентилем выходит из накопительной емкости, она поставляет холодную воду из бочки в коллектор.

В этой замкнутой элементарной системе вода циркулирует, попеременно охлаждаясь и нагреваясь. Нагретая вода с меньшей плотностью перемещается в бочку, из нижней части накопителя более плотная холодная жидкость возвращается в коллектор.

Кроме ощутимого сокращения расходов на отопление у самодельных солнечных коллекторов есть еще одно веское преимущество: их можно сделать из «бросовых» материалов, заплатив сущие копейки за то, чего не оказалось в запасе. Они не требуют профессионализма от мастера, не нуждаются в излишне усердном обслуживании. В случай поломки любой элемент можно без осложнений заменить.

Как сделать солнечное отопление для теплицы?

Наверняка сейчас никто не удивляется, видя даже зимой на прилавках магазинов, на рынках самые разнообразные овощи, фрукты, ягоды. Помидоры, огурцы, яблоки, груши, клубника, вишни, арбузы, различные экзотические фрукты – всего не перечислить. Глаза разбегаются от этой красоты, от всего этого изобилия. Но красота красотой, а вот качество всего этого, экологическая чистота продуктов зачастую вызывают большие сомнения. Как это было выращено, чем удобрялось, защищалось от вредителей – на эти вопросы чаще всего ответ получить невозможно.

Поэтому сейчас можно видеть, что с каждым днем увеличивается число тех, кто самостоятельно выращивает различные растения на своем дачном участке. Причем выращивает круглогодично, обеспечивая свою семью экологически чистыми свежими овощами и фруктами. А при обильных урожаях излишки пускаются на продажу, принося определенных доход.

Разумеется, на открытом воздухе выращивать круглый год овощи и фрукты невозможно. Для этого сооружаются парники и теплицы. Парники используются только сезонно, как правило, ранней весной, когда готовят рассаду, чтобы ее защитить от заморозков и непогоды. Теплица же эксплуатируется круглый год, поэтому для создания благоприятных условий для выращивания растений необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить ее отопление.

Отопление теплицы можно организовать различными способами. Можно отапливать теплицу электричеством, используя калориферы, инфракрасные лампы, электрический кабель, уложенный в дренаж пола теплицы. Это достаточно дорогостоящий способ. Кроме стоимости оборудования нужно будет еще оплачивать электричество, расходуемое на обогрев.

Можно организовать водяное отопление, установив в теплице батареи отопления, или проложив в дренаже трубы, по которым будет циркулировать нагретая вода. Можно обогревать теплицу горячим воздухом. А можно построить и комбинированную систему отопления теплицы, причем скомбинировать различные способы таким образом, чтобы отдача была максимальной, а затраты минимальными.

Укладка труб для водяного отопления в полу теплицы

С точки зрения энергозатрат наиболее экономичным является организация отопления теплицы с использованием энергии солнца. Причем, независимо от того, какой способ отопления был выбран, – воздушный, водяной или комбинированный. Ведь энергия солнца ничего не стоит, а какой теплоноситель будет нагреваться солнечным коллектором, не имеет абсолютно никого значения.

Отопление теплиц солнечным воздушным коллектором

Такой коллектор является главным элементом этой системы отопления. В зависимости от расположения этого коллектора отопление может осуществляться либо естественной циркуляцией воздуха в системе, либо с помощью вентиляторов.

В первом случае выходной патрубок коллектора должен располагаться ниже раструба входного отверстия в теплице. Тогда воздух, нагретый в коллекторе, по законам конвекции будет подниматься по воздуховоду и попадать в теплицу. Вытесняемый остывший воздух по обратному воздуховоду поступает в коллектор, нагревается и возвращается в теплицу. Этот цикл непрерывный, длится весь световой солнечный день.

Во втором случае расположение солнечного коллектора не имеет значения, так как циркуляция воздуха поддерживается вентиляторами, установленными в теплице на входе теплого воздуха. При таком способе обеспечивается равномерное распределение теплых воздушных масс по всему обогреваемому объему, и, что очень важно, равномерный обогрев почвы.

Естественно, что воздуховоды (особенно горячий) должны быть покрыты теплоизоляцией, чтобы воздух не мог быстро остывать. В темное время суток воздух в теплице без горячей подпитки может достаточно быстро охлаждаться. Поэтому для поддержания теплового режима необходимо предусмотреть резервный контур отопления. Это могут быть тепловентиляторы, калориферы.

Сам воздушный солнечный коллектор представляет собой предельно простую конструкцию. Собрать его самому из подручных материалов можно меньше, чем за час. Это герметичный деревянный короб высотой 10 – 15 см. Днище делается из ДВП. Для прочности боковые стенки соединяются деревянными брусками с сечением 5х5 сантиметров.

На днище укладывается теплоизолятор – пенопласт или минеральная вата. Поверх теплоизолирующего слоя кладется абсорбер, например, листовое оцинкованное железо. Чтобы увеличить площадь нагрева, к этому листу можно прикрепить дополнительные ребра.

Все швы внутренней части короба тщательно обрабатываются «Герметиком», после чего короб изнутри покрывается черной термостойкой краской. В зависимости от того, где и как будет устанавливаться коллектор, в его боковины встраиваются трубы для впускания и выпускания воздуха. После всех подготовительных работ короб закрывается каленным стеклом, стыки стекла с корпусом герметизируются «Герметиком».

Схема солнечного воздушного коллектора

Остается поставить коллектор на место и соединить воздуховодами с теплицей. При этом выходной патрубок коллектора должен располагаться выше патрубка входного. Размеры коллектора определяются только размерами металлического листа и стекла. В зависимости от размеров теплицы, таких коллекторов может быть несколько.

Воздух в таком коллекторе прогревается до температуры 45°C – 50°С. Нагретый воздух не только поддерживает в теплице комфортную для растений температуру, но, отдавая свое тепло, нагревает еще и почву, что создает наиболее благоприятные условия для развития корневой системы растений.

Водяные солнечные коллекторы для отопления теплицы

По ряду причин водяное отопление теплиц является более предпочтительным, хотя стоимость такой системы значительно выше стоимости системы воздушного отопления. В сущности, система солнечного водяного отопления теплицы ничем не отличается от системы солнечного отопления самого загородного дома.

Различия заключаются лишь в форме и расположении нагревательных элементов. В теплицах вместо привычных для комнаты радиаторов отопления вдоль стен прокладываются трубы, в которых циркулирует теплая вода. Трубы также прокладываются в земляном полу теплицы на глубине от 30 до 50 см. Тем самым в теплице обеспечивается и нагрев воздуха, и подогрев почвы.

Схема солнечного водяного отопления

В системе водяного отопления теплоноситель может нагреваться как в плоских коллекторах, так и в коллекторах на вакуумных трубках. В плоском коллекторе к абсорберу крепится плоский змеевик, для изготовления которого нужна медная трубка. Эта медная трубка сначала заполняется солью, и только после этого ее можно сгибать, не опасаясь возникновения заломов.

Когда трубка примет нужную форму, соль легко вымывается из нее проточной водой. Змеевик крепится к абсорберу и окрашивается в черный цвет термостойкой краской. Входной и выходной патрубки выводятся наружу, и отверстия, через которые они были выведены, герметизируются.

Схема плоского солнечного коллектора

Иную конструкцию имеют коллекторы, построенные с применением вакуумных трубок, которые своими наконечниками соединены с трубой контура теплоносителя. Вакуумные трубки представляют собой стеклянный цилиндр, внутри которого помещается медная трубка с легкокипящей жидкостью. Верхний конец медной трубки слегка расширен и запаян.

Из пространства между внешней и наружной трубками откачан воздух для создания максимально возможной теплоизоляции. Жидкость внутри медной трубки под воздействием солнечного излучения нагревается и испаряется. Пар поднимается к наконечнику и нагревает его. Отдавая тепло, пар остывает, конденсируется и по стенкам стекает вниз. На наконечнике температура может достигать 270°C – 300°C.

Схема вакуумной трубки

Вакуумный коллектор

Нагретая в солнечных коллекторах жидкость циркуляционными насосами подается в теплообменник, установленный в бойлере. Нагретая в бойлере вода поступает в отопительную систему. Этот бак должен иметь мощную теплоизоляцию для сохранения тепла в темное время суток.

Чтобы вода в бойлере чрезмерно не охлаждалась, предусматривается еще один нагревательный элемент системы резервного подогрева. Эта система включается при необходимости в темное время суток и может быть запитана от аккумуляторов солнечного электроснабжения дома.

Отопление теплицы от вакуумного солнечного коллектора

Солнечная энергетика все прочнее входит в наш повседневный быт. Возможности ее неисчерпаемы. Солнце дает нам свет, тепло, электричество. И не воспользоваться этим источником даровой энергии было бы просто непростительно.

Простая конструкция солнечного коллектора

Конструкция солнечного коллектора — Монтаж солнечного коллектора

Общее количество солнечной радиации, падающей на каждый квадратный метр в Великобритании, составляет около 1000 кВт / ч в год — из при этом должно быть возможно собрать от 25% до 33%. Для типичной системы водяного отопления подходящей считается общая площадь около 4 квадратных метров.

Количество воды, которое может быть непосредственно нагрето до «пригодной» температуры, довольно мало, поэтому обычно лучше использовать панель для предварительного нагрева холодной воды в отдельном резервуаре перед подачей в основной резервуар для горячей воды.Резервуар для хранения солнечной энергии должен составлять около 50 литров на 1 квадратный метр панели, однако это не очень критично. Бак и все соединительные трубопроводы должны быть хорошо изолированы, чтобы избежать потери собранного тепла. Лучшее положение для панели (Великобритания) — незатененное положение под углом к западу от юга под углом примерно 35 градусов к горизонтали. Другая ориентация между ЮВ и ЮЗ и различные наклоны от 10 до 50 градусов вызывают лишь небольшое снижение общей собранной энергии.

Конструкция плоского солнечного коллектора

В показанной здесь простой однопанельной конструкции в качестве солнечного коллектора используется стандартный радиатор центрального отопления из штампованной стали.Они относительно дешевы и легко доступны как новые, так и бывшие в употреблении (при использовании подержанной панели радиатора удалите любую декоративную краску с лицевой поверхности и при необходимости повторно загрунтуйте). Тепловой КПД коллектора, использующего радиатор центрального отопления, должен быть сопоставим со многими коммерчески доступными конструкциями. Однако относительно большое содержание воды замедлит реакцию, особенно при низких уровнях солнечной радиации. Панель должна быть цельной, без ребер и с резьбовыми соединительными отверстиями на всех четырех углах, чтобы можно было легко достичь необходимого «диагонального» потока воды.Могут использоваться другие типы только с двумя соединениями, при условии, что соединения находятся в диагонально противоположных углах. Панель необходимо покрасить матовой черной масляной краской, чтобы получить поверхность с высокой впитывающей способностью. Все трубопроводы внутри корпуса должны быть изолированы, чтобы предотвратить утечку накопленного тепла обратно в корпус.

Размер коллектора, используемого в этой конструкции, не определяется, кроме как «h» и «w», это позволяет вам построить корпус в соответствии с требованиями. ваш конкретный размер радиаторной панели. Старайтесь, чтобы размер панели был около 1 кв.метр или меньше, большие панели тяжелые, и с ними может быть трудно работать, особенно на крыше. Если вы сможете собрать корпус в его окончательном положении, работа будет проще.

Ящик для панели представляет собой простой деревянный ящик, сделанный из древесины, обработанной давлением (в качестве альтернативы можно использовать консервант для древесины хорошего качества). Показано одинарное остекление передней крышки с использованием оконного стекла толщиной 3 мм — для ящиков более 1 метра в любом направлении используйте отдельные части стекла, вам нужно будет добавить дополнительные опорные планки для остекления на передней части панели, чтобы закрепить их.Всегда измеряйте готовую коробку, прежде чем покупать стекло и покупать его обрезанным по размеру — оставьте 2-миллиметровый зазор вокруг стекла, чтобы оно могло расшириться. В Крышка переднего остекления должна выступать за нижний край корпуса примерно на 12 мм, чтобы дождь стекал, не натекая на корпус. Зажимы для остекления, прикрепленные к внутренней части нижнего края коробки, используются для удержания крышки на месте.

Изоляция, установленная за коллектором, должна быть высокотемпературного типа, поскольку температура может достигать 140 градусов Цельсия, если вода не циркулирует через панель.Другие, более дешевые альтернативные материалы (например, полистирол) не подходят, поскольку они могут давать усадку или даже плавиться. Следует избегать движения воздуха между задней частью панели и изоляцией, поэтому убедитесь, что все зазоры заполнены.

Практически невозможно сделать коллектор полностью водонепроницаемым в течение длительного периода, даже если не будет дождя, может произойти некоторая внутренняя конденсация. Чтобы это не стало проблемой, проделайте три или четыре 5-миллиметровых «дышащих» отверстия в нижней части корпуса прямо перед изоляцией.

Срез солнечного коллектора

Перечень материалов для солнечного коллектора

Примечание: большинство размеров показаны h + x и w + y — где h и w — высота и ширина конкретной панели, которую вы используете. Измерьте их перед тем, как начать, и просто добавьте x или y по мере необходимости.

Древесина — древесина хвойных пород, строганная по всему периметру, желательно обработанная танилами или, в качестве альтернативы, обработанная консервантом для древесины хорошего качества. Указанные размеры пиломатериалов являются стандартными номинальными размерами — при планировании они будут меньше.

Обозначение детали	размер (номинал)	длина	количество
А	125×25	Вт + 150 мм	1
B	125×25	h + 125 мм	2
С	100×25	Вт + 100	1
D	25×12	Вт + 100	1
E	25×12	ч + 75	2
F	50×25	ч + 100	2 (или 3, где w больше 1 метра)
G	45×12	Вт + 150	1 (скошенный угол (оба конца))
H	45×12	H + 150	2 (скошенный угол (один конец))
Дж	50X50	крой	4 (или 6, где w больше 1 метра)

Фанера Наружное качество 9 мм, в + 150 х ш + 150
Absorber Press steel, однопанельный радиатор без ребер — с концевой заделкой на всех четырех углах для обеспечения диагонального потока (или в 2 диагонально противоположных углах)
Стекло w + 95 xh + 135 мм, 3 мм (измерьте коллектор, чтобы проверить размер перед покупкой — установите отдельные куски стекла, чтобы все размеры были меньше 1 м, это потребует дополнительных опорных стержней на передней части панель по мере необходимости)
Фиксирующие зажимы для стекла — 2 на край максимум 1 м
Угловые пластины (250 мм x 100 мм, низкоуглеродистая сталь — изогнутые на 90 градусов) 4 шт.
Изоляция толщиной 50 мм из жаропрочного минерального волокна
Соединительный трубопровод и соединители — медь, размер и количество в соответствии с
Металлическая фольга (например, кухонная пленка) по мере необходимости
Клей — столярный клей ПВА по необходимости
Замазка или глазурованная лента по необходимости
Винты и др.по мере необходимости

Базовый корпус солнечного коллектора

Монтаж солнечного коллектора

Распилите пиломатериалы, обработайте все пропиленные концы качественным консервантом для древесины.
Покрасьте панель коллектора, используя как можно более тонкий слой высокотемпературной черной масляной краски. (черная краска для выхлопных газов — хорошее предложение).
Склейте и скрутите стороны (A, B и C).
Приклейте подкладочный слой и прикрутите его к раме.
Прикрутите угловые пластины на место.
Приклейте и прикрутите (сзади) поперечные распорки (F) на место.
Просверлите несколько дренажных отверстий диаметром 5 мм в нижней части перед изоляцией.
Положите панель на место внутри корпуса, отметьте на раме точки входа в трубы. Снимите амортизатор и просверлите отверстия для ввода труб.
Приклейте и прикрутите полоски D и E к внутренним сторонам корпуса так, чтобы они обеспечивали плоскую поверхность для стекло на той же линии, что и верх нижней стороны (С).
Отрежьте изоляцию между поперечными распорками и корпусом и установите ее.
Покройте изоляцию металлической фольгой.
Если корпус не собирается, это хорошее время, чтобы установить и закрепить корпус.
Уложите панель в корпус и закрепите с помощью прижимных блоков на поперечных распорках.
Установите трубопровод между панелью и остальной частью системы, заполните зазоры вокруг труб, где они входят в корпус с помощью подходящего гибкого герметика.
Вероятно, лучше не снимать переднюю крышку до тех пор, пока система не будет заполнена водой и система проверена на герметичность.
Смонтируйте зажимы, удерживающие стеклопакет, с нижней стороны корпуса.
С помощью шпатлевки или клейкой ленты установите переднюю крышку и закрепите, прикрутив полоски G и H по бокам. дела.

Конструкция солнечного коллектора — Солнечный коллектор в сборе

Основы солнечного отопления

Солнце дает нам энергию в двух формах: свет и высокая температура.На протяжении многих лет люди использовали энергию солнца, чтобы дома светлее и теплее. Сегодня мы используем спецтехнику и специально спроектированные дома для улавливания солнечной энергии для освещения и отопления.

Что такое солнечные коллекторы и как они работают?

Солнечные коллекторы улавливают солнечные лучи для производства тепла. Самый солнечный коллекторы — это коробки, рамы или комнаты, которые содержат следующие части: (1) очистить крышки, пропускающие солнечную энергию; (2) темные поверхности внутри, называемые поглотителями. плиты, впитывающие тепло; (3) изоляционные материалы для предотвращения попадания тепла побег; и (4) вентиляционные отверстия или трубы, по которым нагретый воздух или жидкость внутри коллектора туда, где его можно использовать.

Крышки
Многие прозрачные материалы можно использовать в качестве крышки для солнечных коллекторов, но наиболее распространенным материалом является стекло. Стеклянная банка сделать быстро и легко. Специальное стекло, используемое в солнечных коллекторах, устойчиво ломка и царапина.

Когда солнечный свет проходит через стекло и попадает на поверхность внутри солнечного коллектор, он переходит в тепло. Хотя стекло пропускает солнечный свет он также улавливает тепло, выделяемое внутри коллектора.

Поглотители
Тепло, производимое внутри солнечной коллектор всасывается металлическими листами или емкостями, наполненными водой, камнями, или кирпичи, окрашенные в черный или другой темный цвет. Эти предметы темного цвета, впитывающие тепло, называются поглотителями. Без поглотители, солнечные системы отопления не производят достаточно тепла для обогрева помещений внутри вашего дома.

Автомобили с темными сиденьями являются хорошими примерами того, как поглотители солнечной энергии коллекторы работают.Вы когда-нибудь сидели на темном автокресле в шортах после солнце светило на него давно и окна были закрыты? Ой! Когда солнечная энергия проходит через окна автомобиля, тепло выделяется. поглощается сиденьем. Если бы сиденья были более светлого цвета, например, желтого или белый, свет будет отражаться от сидений, и меньше тепла будет всасываться. Сиденья темного цвета поглощают больше высокая температура.

Изоляция
Тепло всегда пытается уйти от более горячий объект к более холодному. Изоляция — это то, что мешает или замедляет вниз движение тепла.

Поскольку изоляция предотвращает перемещение тепла внутри солнечного коллектора снаружи, где температура ниже, это важная часть любого солнечный коллектор.

Вентиляционные отверстия и трубы
Когда солнечный коллектор работает должным образом, тепло, которое он производит, переходит от коллектора к область, где можно использовать это тепло. Если задача коллектора — нагревать воздух, то вентиляционные отверстия, воздуховоды (воздуховоды) и вентиляторы переносят нагретый воздух из коллектора в другая часть дома.Если задача коллектора — нагревать воду, то трубы, трубки и насосы перемещают воду из коллектора в систему водяного отопления или оборудование для обогрева помещений.

Когда для перемещения нагретого воздуха или воды требуются вентиляторы или насосы, нагреватель называется активным солнечным нагревателем. Если нагретый воздух или вода из коллектора перемещается в другую часть дома естественным путем без вентиляторов и насосов, тогда Нагреватель называется пассивным солнечным нагревателем .

Солнечные пространства

Солнечные коллекторы бывают разных форм и размеров.Дом, в котором используется комната или другая часть здания в качестве солнечного коллектора называется пассивной солнечной батареей . дом.

Во многих случаях в пассивных солнечных домах используются помещения, называемые солнечными пространствами , чтобы напрямую захватывают солнечную энергию. Солнечным пространством может быть либо комната, выходящая на юг или небольшое строение, прикрепленное к южной стороне дома.

Солнечные пространства имеют большое количество стекла и большие участки темного камня или бетонные стены и полы. Эти материалы составляют термическую массу , который поглощает тепло.

Вентиляционные отверстия, расположенные у задней стенки солнечного пространства, позволяют перемещаться нагретому воздуху естественно в соседние комнаты. В то же время более прохладный воздух из соседних комнат может перемещаться в солнечные пространства.

Плоские коллекторы

Другой тип солнечного коллектора — это коллектор с плоской пластиной . Плоские коллекторы выглядят как большие плоские коробки со стеклянными крышками и внутри темные металлические пластины, поглощающие тепло. Плоские коллекторы обычно размещаются на крышах домов, где деревья или высокие здания не загораживают солнечные лучи.

Воздух или жидкость, например вода, протекает через плоские коллекторы и нагревается теплом, накопленным в пластинах поглотителя. Воздух или вода с подогревом внутри солнечных коллекторов нагревает воздух или воду внутри дома. В активный солнечный воздухонагреватель, вентилятор выталкивает воздух, нагретый внутри коллектора, в большая корзина, полная камней, под домом. Там накапливается тепло, поэтому он может будет использоваться позже. В активном солнечном водонагревателе вода нагревается внутри коллектор по трубам перекачивается в емкость с горячей водой.

Первые плоские коллекторы установлены на крыше жилого дома в г. Лос-Анджелес в 1909 году. С тех пор миллионы солнечных водонагревателей и обогревателей были установлены в домах и других зданиях по всему миру.

Зачем нужны солнечные системы отопления?

Сегодня солнечное отопление становится более важным, чем когда-либо прежде. Естественный количество газа и нефти, которые сжигаются для обогрева наших домов и воды, ограничено. В качестве Запасы газа и нефти сокращаются, эти виды топлива дорожают.Если больше люди начали использовать солнечные системы отопления, ископаемое топливо, такое как нефть и газ станет дешевле и прослужит дольше.

При сжигании природного газа и масла в наших системах отопления также образуется воздух. загрязнение. Даже электрическая вода и обогреватели вызывают загрязнение воздуха косвенно, потому что уголь и природный газ сжигаются для производства электроэнергии в большие электростанции. Итак, если бы больше людей использовали солнечную энергию для нагрева воздуха и вода в их домах, наша окружающая среда станет чище.

Мероприятия для детей — изготовление солнечного воздухонагревателя

(Взрослый должен помочь вам в этой деятельности.)

Необходимые материалы: картон, рулетка, ножницы, акриловый гипс, черная акриловая краска, малярная кисть, канцелярские кнопки, изолента, тонкая нить, пластик пленка, малярный скотч, градусник, миллиметровка.

Найдите окно, выходящее на юг, и измерьте его ширину и высоту.
Вырежьте кусок картона такой же ширины и высоты.высота и ширина окна, но с четырьмя выдвижными створками на 5 дюймов (12,7 см) сверху, снизу и по бокам.
Нанесите слой гипсовой массы на одну сторону картона. Разрешить паста сохнуть 10 минут.
После высыхания пасты так же покрасьте картон плоским черным акриловая краска. Дайте краске высохнуть.
Вырежьте вентиляционные отверстия шириной 3 дюйма (7,6 см) и высотой 3 дюйма рядом с верхний и нижний отвороты картона.
Вставьте канцелярские кнопки в картон вокруг вентиляционных отверстий на внутренней стороне. поверхность.
Оберните тонкой нитью кнопки и вентиляционные отверстия.
Накройте кнопки тонкими полосками изоленты, чтобы они не выпадение из картона.
Обрежьте пластиковую пленку, достаточную для закрытия вентиляционных отверстий, и скотчем снаружи (черная сторона) нижних вентиляционных отверстий и внутрь (струна сторона) верхних вентиляционных отверстий.
Вставьте картон внутрь оконной рамы черной стороной окно и верхние вентиляционные отверстия поднимаются вверх. (Пластиковые створки должны свисать поверх вентиляционных отверстий.) Приклейте картон к оконной раме с маскировкой. скотчем и оставьте между окном и картоном свободное пространство.
Совет: не оставляйте коллектор слишком много приклеенным к оконной раме. дней, иначе лента может оторвать краску, когда вы ее удалите.
На миллиметровой бумаге начертите линии, обозначающие три столбца, и напишите слова «Время», «Температура на входе (внизу)» и «Температура на выходе (вверху)» вверху столбцов.
Один раз каждый час в течение нескольких часов в пасмурный день и в течение нескольких часов в в солнечный день держите термометр под пластиковыми заслонками, закрывающими вентиляционное отверстие отверстия на 2 минуты, чтобы измерить воздухозаборник коллектора (внизу) и выходные (верхние) температуры. Отметьте показания температуры на графике бумага.
Ваш солнечный коллектор работал? В какое время суток был температура на выходе коллектора самая высокая? Какой был самый высокий результат температура коллектора в пасмурный день? В солнечный день?

Глоссарий

Поглотители : предметы темного цвета, впитывающие тепло солнечной энергии. коллекционеры.

Активный солнечный нагреватель : солнечная система водяного отопления или отопления помещений который перемещает нагретый воздух или воду с помощью насосов или вентиляторов.

Покрытия : прозрачные материалы, пропускающие солнечный свет в солнечный коллекторы и улавливают тепло внутри коллекторов.

Плоский коллектор : большие плоские коробки со стеклянными крышками и внутри темные металлические пластины, поглощающие тепло.

Изоляция : материалы, предотвращающие или замедляющие движение тепла.

Пассивный солнечный нагреватель : солнечная система водяного отопления или отопления помещений который перемещает нагретый воздух или воду без использования насосов или вентиляторов.

Пассивный дом на солнечных батареях : дом, в котором используется комната или другая часть здания как солнечный коллектор.

Трубы : трубы, по которым нагретая вода от солнечных коллекторов баки для горячей воды.

Солнечные коллекторы : ящики, рамы или комнаты, улавливающие солнечные лучи. лучи для производства тепла.

Sunspace : комната, выходящая на юг, или небольшое строение пристроен к южной стороне дома.

Тепловая масса : материалы, накапливающие тепло в солнечном пространстве или солнечный коллектор.

Вентс : трубы, по которым нагретый воздух от солнечных коллекторов другие части дома.

Ресурсы

Энергетические мероприятия для начальной школы , California Energy Служба распространения знаний, Управление планирования и исследований при губернаторе, 1400 десятый Street, Sacramento, CA 95814; (916) 323-4388.

Всемирный дом: энергия, убежище и индейцы Калифорнии: Руководство по деятельности, 4–5 классы , Калифорнийская служба распространения знаний в области энергетики, Офис губернатора по планированию и исследованиям, 1400 Десятая улица, Сакраменто, Калифорния 95814; (916) 323-4388; Осень 1992 года.

Научные проекты в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности , опубликовано Американским обществом солнечной энергии, распространяется Национальным Energy Foundation, 5160 Wiley Post Way, Suite 200, Солт-Лейк-Сити, UT 84116; (801) 539-1406; 1991 г.

Учите с энергией! Уроки фундаментальной энергетики, электричества и науки для классов K-3 , Национальный энергетический фонд, 5160 Wiley Post Way, Suite 200, Солт-Лейк-Сити, UT 84116; (801) 539-1406; 1990.

Учите с энергией! Уроки фундаментальной энергетики, электричества и науки для классов 4–6 , Национальный энергетический фонд, 5160 Wiley Post Way, Suite 200, Солт-Лейк-Сити, UT 84116; (801) 539-1406; 1992.

The Solar Home Book: Heating, Cooling, and Designing with the Sun , Брюс Андерсон и Майкл Риордан, издательство Brick House Publishing Company, ISBN: 0-

2-01-7; 1976 г.

Золотая нить: 2500 лет солнечной архитектуры и технологий , автор Кен Бутти и Джон Перлин, компания Van Nostrand Reinhold, ISBN: 0-442-24005-8; 1980.

Информационные бюллетени по возобновляемым источникам энергии , Ассоциация предприятий солнечной энергетики, 122 C Street, NW, 4-й этаж, Вашингтон, округ Колумбия 20001-2109; (202) 383-2600.

Эксперименты с энергией , Алан Уорд, Chelsea House, ISBN: 0-7910-1510-6; 1991.

Возобновляемые источники энергии: краткое руководство по экологически чистым альтернативам , Дженнифер Carless, Walker & Company, ISBN: 0-8027-8214-0.

Возобновляемая энергия , Алан Коллисон, Рейнтри Стек-Вон, ISBN: 0-8114-2802-8; 1991.

Этот документ был подготовлен для Министерства энергетики США (DOE) Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), национальная лаборатория Министерства энергетики США. В документ был подготовлен Программой информационных услуг при Министерстве энергетики США. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии. Энергоэффективность и Информационная служба по возобновляемым источникам энергии (EREC) находится в ведении NCI Information Systems, Inc., для NREL / DOE. Утверждения, содержащиеся в данном документе, основаны на информации известно EREC и NREL на момент публикации. Нет рекомендаций или одобрение любого продукта или услуги подразумевается, если упомянуто EREC.

Эта статья появляется с небольшими изменениями, любезно предоставленными EREN … Energy Efficiency and Renewable Energy Network , подразделение U.S. Министерство энергетики .

Если у вас есть комментарии или вопросы по этой статье, вы можете посетить EREN сайт по адресу http: // www.eere.energy.gov или свяжитесь с ними по почте, электронной почте или телефону:

Информационный центр по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EREC)
P.O. Box 3048 Merrifield, VA 22116
Голосовой (только США): 800-DOE-EREC (363-3732)
Электронная почта: [email protected]

Вернуться к энергии Сохранение домашней страницы

Предотвращение перегрева солнечного коллектора

Даже полностью функциональная солнечная гидронная система отопления может перегреться, и это наиболее вероятно, когда много солнца, но тепло не может быть использовано.Это может произойти по нескольким причинам, но чаще всего:

1) когда тепло не требуется, потому что все тепловые нагрузки удовлетворены, или
2) из-за сбоя питания, отказа насоса или отказа управления в системах сбора, хранения или распределения тепла.

Тепло начинает накапливаться в контуре солнечного коллектора, когда оно не используется для полезного обогрева, и, если его не остановить, может достичь точки кипения жидкости. Перегрев часто сопровождается стуком парового удара в солнечном коллекторе тепла; пропиленгликоль может начать готовиться и стать коричневым, а затем становится все более кислым.Шлейф пара может появиться на любом открытом поплавковом вентиляционном отверстии, и из предохранительного клапана может начаться капание или разбрызгивание жидкости, в то время как предохранительный клапан давления и температуры (P&T) на резервуарах для хранения тепла может начать выпускать горячую воду.

Условия, вызывающие перегрев, могут происходить только один раз в год или даже реже, но когда это происходит, результаты могут варьироваться от раздражающих неудобств в лучшем случае до серьезного отказа системы отопления в худшем. Правильно спроектированная система всегда должна использовать средства управления и стратегии, которые могут безопасно и надежно рассеивать избыточное тепло, а также обеспечивать температурную защиту во время отключения электроэнергии в солнечный день.

Четыре основных «отказоустойчивых» стратегии солнечного перегрева

Предотвращение перегрева входит практически в каждую систему солнечного отопления, которую мы проектируем в наши дни, и как пассивные, так и активные множественные стратегии обычно включаются вместе, чтобы обеспечить подход «ремень и подтяжки». Четыре самых надежных и безотказных метода, которые мы используем сегодня, следующие:

1. Термосифонная система ребер самоохлаждения (TSC). Ребристые трубки TSC могут быть добавлены к любому блоку плоских солнечных коллекторов, если трубопровод внутри коллектора соответствует некоторым простым требованиям.То есть коллекторы должны иметь конфигурацию «арфы», при этом внутренние коллекторы (верхний и нижний) расположены горизонтально, а прямые параллельные стояки — вертикально.

На Рис. 98-1 показана фотография системы пассивных самоохлаждающихся ребристых труб, установленной на задней части группы из восьми солнечных коллекторов.

Термосифонирование можно определить как движение жидкости по водопроводному контуру, вызванное только разницей температур в контуре (жидкость «перекачивается» только за счет тепла).Горячая жидкость менее плотная, чем холодная, поэтому, когда она содержится в петле, холодная жидкость имеет тенденцию падать вниз, а горячая жидкость имеет тенденцию всплывать вверх. Этот принцип можно использовать для рассеивания солнечного тепла за счет включения охлаждающих ребер в контур.

Рисунок 98-2 показывает, насколько простыми могут быть детали водопровода при подключении петли TSC к группе плоских коллекторов. Обычный наклон панели позволяет горячей жидкости подниматься вверх за счет естественной конвекции, а наклон ребристых труб в задней части позволяет холодной жидкости стекать вниз и снова попадать в нижнюю часть коллекторов.В солнечный день, если солнечный циркуляционный насос останавливается, поворотный обратный клапан внизу легко открывается в ответ на тепловой поток, и охлаждение происходит за счет естественной конвекции. Когда циркуляционный насос включается, охлаждающий контур закрывается с помощью пассивного обратного клапана, который закрывается в ответ на относительно высокий расход и давление, создаваемые циркуляционным насосом. Таким образом, охлаждающий поток термосифона продолжается, пока солнце излучает тепло, и останавливается, когда циркуляционный насос снова включается.

2. Система ребер самоохлаждения (PVSC) с фотоэлектрическим приводом. Некоторые солнечные коллекторы не могут должным образом охлаждаться термосифонным потоком. Например, коллекторы с плоскими пластинами, в которых используется змеевидный путь потока или другое внутреннее трубопроводное устройство «без арфы», не могут использоваться с системой TSC, описанной выше. К массиву коллектора все еще может быть добавлен контур охлаждающих ребер, но он должен закачиваться с помощью солнечного циркуляционного насоса, чтобы обеспечить надлежащий поток для охлаждения. В этих случаях мы используем фотоэлектрический солнечный циркулятор и небольшую солнечную электрическую панель, чтобы система охлаждения продолжала работать от солнечной энергии даже во время сбоя в электросети.

На рис. 98-3 показана фотография фотоэлектрической системы самоохлаждения, в которой используется модуль солнечного насоса Caleffi с опцией фотоэлектрического насоса, установленной в начальной школе в Альбукерке.

3. Конфигурация солнечного коллектора с обратным стоком. Солнечные системы отопления с обратным дренажом также отлично выдержат перегрев и перебои в электроснабжении, потому что коллекторы опустошаются, когда солнечный насос теряет мощность. Вода чаще всего используется в качестве собирающей жидкости и стекает под действием силы тяжести по подающим трубам в сборный резервуар для слива в закрытом помещении всякий раз, когда система отключается.Воздух из обратного дренажного бака заменяет воду, которая защищает панели и трубы на открытом воздухе от замерзания или кипения. Панели и подводящие трубы должны быть правильно подобраны по размеру и наклонены для быстрого и полного дренажа во избежание поломки при замерзании. Змеевиковые коллекторы и некоторые другие типы коллекторов с плоской пластиной и откачиваемой трубкой нельзя использовать в конфигурации с обратным сливом, поэтому следуйте рекомендациям производителя.

4. Конфигурация перегрева пароотводного коллектора. Другой распространенной пассивной стратегией, используемой в гликолевых системах с замкнутым контуром, является метод расширительного бака с обратным паром.Это не предотвращает попадание высокотемпературного пара в солнечные тепловые коллекторы во время сбоя питания, а скорее позволяет пару заполнять панели без потери какой-либо жидкости коллектора. Объем жидкого гликоля, который вытесняется паром, когда он накапливается внутри горячих коллекторов, будет пытаться найти убежище в расширительном баке гликоля. Если расширительный бак достаточно большой и был установлен с надлежащим давлением воздуха, это может предотвратить утечку гликоля через предохранительный клапан. После захода солнца, когда пар конденсируется внутри коллекторов, а давление воздуха (в расширительном баке) заставляет гликоль обратно в солнечный контур, система будет продолжать работать в обычном режиме до тех пор, пока электрическая мощность, насосы, клапаны и элементы управления будут в рабочем состоянии. не поврежден и давление гликоля не упало слишком низко.

Системы обратного пара работают лучше всего, когда коллекторы и соединительный трубопровод устанавливаются так, чтобы спускать воду вниз к расширительным бакам, подобно тому, как выполняется обратная дренажная канализация. Приемный объем жидкости в расширительном баке должен быть как минимум равен объему жидкости самих солнечных коллекторов.

Другие распространенные стратегии солнечного перегрева (менее отказоустойчивые)

Некоторые из наиболее распространенных сегодня методов контроля солнечного перегрева не являются полностью надежными.Это связано с тем, что они обычно зависят от активного электрического управления или циркуляционных насосов для обеспечения охлаждения солнечных коллекторов. В наших установках мы комбинируем методы обеспечения отказоустойчивости, описанные выше, с большинством стандартных средств управления, перечисленных ниже, чтобы обеспечить наиболее полное и избыточное управление перегревом. Так, например, мы обычно комбинируем числа 1 и 4 выше с A, B, C и E ниже в большинстве наших недавних установок.

A. Наклон или фиксированное затенение коллектора.В любой солнечной комбинированной системе необходимо тщательно продумывать наклон коллектора, чтобы максимизировать сбор тепла в сезон, когда это необходимо, и минимизировать его, когда в нем нет необходимости. Например, крутой наклон между 65 градусами к вертикали будет способствовать зимней коллекции и избавит от значительной части летней жары в большинстве мест в США. Крутой наклон также можно увеличить с помощью тщательно спроектированного фиксированного свеса крыши для летнего затенения (обычно на стеновых панелях), чтобы при необходимости еще больше снизить приток тепла летом.

Б. Ночное циркуляционное охлаждение резервуара через коллектор. Плоские панели можно использовать ночью для охлаждения. Это известно как радиационное охлаждение ночного неба (NSRC). Охлаждение NSRC может быть выполнено с использованием застекленных плоских солнечных панелей или, что еще лучше, с использованием неглазурованных плоских панелей (часто используемых для обогрева бассейнов). Во многие недавние установки мы включили настройки управления, которые позволяют охлаждать теплые полы в ночное время летом за счет включения солнечных коллекторов в обратном направлении в ночное время.Аналогичные функции управления могут быть запрограммированы для отвода тепла в ночное время от перегрева водяных баков, когда накопленное тепло не потребляется.

C. Активный отвод тепла (на землю, фанкойл или зону). Распространенной практикой является программирование системы управления для рассеивания тепла с использованием теплоаккумулирующей способности существующих резервуаров для горячей воды, пола гаража, тающего льда тротуара (или других обычных зон нагрева кладки) для контролируемого охлаждения коллекторов. В некоторых случаях это можно использовать в качестве накопителя тепла для предварительного нагрева пола в гараже на зиму или для выполнения другой полезной стратегии накопления тепла.

Существующие конвекторы с ребристыми трубами или фанкойлы также иногда используются для прерывистого охлаждения. При правильном управлении комфорт человека не нарушается, и пар предотвращается в коллекторах с использованием существующих контуров в полу или в земле. Использование существующего оборудования распределения тепла для контроля перегрева может устранить необходимость в более сложных надстройках системы охлаждения. Такой подход может продлить срок службы солнечного нагревательного оборудования, поддерживая его в более умеренном температурном диапазоне во время нормальной работы.Однако он не будет обеспечивать температурную защиту во время отключения электроэнергии в солнечный день, если не будет включена автоматическая аварийная подача электроэнергии.

D. Тепловой разъединитель OEM, вентиляция или рассеивание тепла. Узнайте у предпочитаемого вами производителя оригинального оборудования (OEM) поставщика солнечного оборудования, что нового в области охлаждения. Производители солнечных батарей задумывались об этом уже некоторое время, и наряду с новыми элементами управления некоторые из них придумали и другие интересные продукты. Например, Apricus и Butler Sun Solutions предоставляют оборудование для отвода тепла, которое работает за счет отвода жидкости с тепловым расширением в систему охлаждения.

Также производители коллекторов задумались над охлаждением. Некоторые вакуумные трубчатые коллекторы (например, Thermomax) имеют отключение по верхнему пределу температуры, встроенное в каждую трубку, а EnerWorks предлагает модель коллектора с плоской пластиной, которая включает в себя систему вентиляции, активируемую теплом, встроенную в раму. Эти OEM-стратегии охлаждения сильно отличаются друг от друга и предназначены для их собственных комплексных систем, которые обычно доступны с небольшими конструкциями для нагрева воды для бытового потребления.

E.Обдув P&T горячей воды. Каждый резервуар для горячей воды под давлением должен иметь P&T клапан из соображений безопасности, требуемых правилами водопровода. Когда водяной бак, нагретый солнечными батареями, становится слишком горячим, продувка P&T охлаждает его с помощью подпиточной воды, поскольку перегретая вода сдувается. Клапан P&T не предназначен для управления работой, поэтому, когда это произойдет, скрестите пальцы и надейтесь, что клапан P&T перестанет протекать позже, когда все остынет. Это последняя система охлаждения, которая не рекомендуется для нормальной работы.

Заявление об ограничении ответственности: Эти статьи предназначены для жилых и небольших коммерческих зданий площадью менее десяти тысяч квадратных футов. Основное внимание уделяется гликоль / гидронным системам под давлением, поскольку эти системы могут применяться в зданиях различной геометрии и ориентации с небольшими ограничениями. Торговые марки, организации, поставщики и производители упоминаются в этих статьях только в качестве примеров для иллюстрации и обсуждения и не представляют собой никаких рекомендаций или одобрений.Предыдущие выпуски этой рубрики можно найти в архивах на сайтах TMB Publishing и SolarLogic LLC.

Bristol Stickney занимается проектированием, производством, ремонтом и установкой систем солнечного водяного отопления более 30 лет. Он имеет степень бакалавра наук в области машиностроения и является лицензированным подрядчиком в области машиностроения в Нью-Мексико. Он является главным техническим директором компании SolarLogic LLC в Санта-Фе, штат Нью-Мексико, где он участвует в разработке систем управления солнечным отоплением и инструментов проектирования для профессионалов в области солнечного отопления.Посетите www.solarlogicllc.com для получения дополнительной информации.

Урок 3: Солнечные водонагревательные системы; Размещение и калибровка

Введение

Видимый свет (инсоляция ) — это основной источник энергии, собираемый системами, которые обеспечивают тепло помещений, тепло воды и электричество для домов. Из-за наклона оси Земли количество солнечной инсоляции, падающей на любую точку на поверхности Земли, меняется в течение года. Ежедневно и сезонно количество световой энергии, падающей на поверхность, изменяется от восхода до захода солнца.Атмосферные условия и высота над уровнем моря также являются факторами, влияющими на количество света, достигающего поверхности Земли.

Для участков выше и ниже экватора сезонные колебания обычно отмечаются весенним и осенним равноденствиями, а также летним и зимним солнцестоянием. Равноденствия определяются как время года, когда солнце пересекает экватор (март и 21/22 сентября). В это время наблюдается равное количество часов светового дня и ночи. Летнее и зимнее солнцестояние определяются как время, когда солнце достигает своей самой высокой / самой низкой широты.В северных широтах летнее солнцестояние приходится на 21/22 июня, а зимнее солнцестояние — 21/22 декабря. Летнее солнцестояние — это дата, когда количество световых часов самое длинное, а зимнее солнцестояние — самое короткое количество световых часов. В южном полушарии солнцестояние как раз наоборот.

Перед установкой солнечной водонагревательной системы вы должны сначала рассмотреть солнечный ресурс участка, так как эффективность и конструкция солнечной водонагревательной системы зависят от того, сколько солнечной энергии достигает строительной площадки.Вам также необходимо правильно подобрать размер системы, чтобы обеспечить потребности дома в горячей воде. В этом уроке вы узнаете, как разместить и определить размер солнечной водонагревательной системы.

Энергетические расчеты и единицы

Мы должны уметь измерять и сравнивать энергию и другие величины, чтобы иметь возможность оценить размер солнечных водонагревательных и солнечных электрических систем. Следовательно, нам необходимо понять, какие энергетические расчеты и единицы измерения энергии мы используем для этих оценок.

Таблица преобразования

Определения:

Тепло:
Британская тепловая единица (БТЕ): количество энергии для подъема 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта

Therm: 100 000 британских тепловых единиц

DekaTherm (DKT) : 1 000 000 британских тепловых единиц
Природный газ содержит около 1 датской тонны энергии на 1000 кубических футов газа.

Электроэнергия и энергия
1 Вт = 1 В * 1 А в чисто резистивных цепях

1000 Вт = 1 киловатт (кВт) (это мощность)

1 кВт * 1 час = 1 киловатт-час (это энергия)

В начало

Размещение солнечной водонагревательной системы

Географическая ориентация и наклон коллектора могут влиять на количество солнечного излучения, которое получает система.

Солнечные водонагревательные системы используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Несмотря на более холодный северный климат, Пенсильвания по-прежнему предлагает адекватные солнечные ресурсы. Как правило, если место установки не затемнено с 9 до 15 часов. и выходит на юг, это хороший кандидат на установку солнечной водонагревательной системы.

PVWatts (www.pvwatts.org) — полезный онлайн-калькулятор, который помогает понять солнечный ресурс в данном месте. В таблице ниже показаны средние летние, зимние и годовые значения солнечной радиации для Уилкс-Барре, штат Пенсильвания.PVWatts может помочь вам определить солнечный ресурс, доступный на вашем конкретном участке, а также помочь вам оценить размер солнечной системы, необходимой для обеспечения необходимой солнечной энергии для солнечных водонагревательных или солнечных электрических систем. ( Совет: чтобы преобразовать киловатт-часы в британские тепловые единицы, умножьте на 3413. Чтобы преобразовать квадратные метры в квадратные футы, умножьте на 10,76 ).

Среднесуточная солнечная радиация за январь и июль и ежегодно для различных углов наклона и азимута в Уилкс-Барре, штат Пенсильвания (кВтч / м2 / день) Источник: веб-сайт PV Watts www.pvwatts.org
Угол наклона	Азимутальный угол	Январь	июль	Ежегодно
25	180	2,50	5,58	4,19
25	210	2.40	5,81	4,12
25	270	1,72	5,52	3,59
40	180	2,81	5,47	4,19
40	210	2,66	5,45	4.09
40	270	1,69	5,08	3,37
55	180	2,89	4,82	3,98
55	210	2,79	4,85	3,88
55	270	1.62	4,55	3,09

Ориентация коллектора
Ориентация коллектора имеет решающее значение для достижения максимальной производительности солнечной энергетической системы. В целом, оптимальная ориентация солнечного коллектора в северном полушарии — истинный юг (азимут 1800). Однако недавние исследования показали, что, в зависимости от местоположения и наклона коллектора, коллектор может смотреть на угол до 90 к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности.

Местные климатические условия могут сыграть значительную роль в выборе ориентации коллекторов на восток или запад от истинного юга, а также при определении правильного угла наклона коллекторов. Ориентация и наклон крыш зданий, факторы затенения, эстетика и местные условия также играют важную роль в установке оборудования для сбора солнечных систем.

Вы также должны учитывать такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), особенности местного ландшафта, которые затеняют коллектор ежедневно или сезонно, и местные погодные условия (например, туманное утро или облачный день), как эти факторы также могут повлиять на оптимальную ориентацию коллектора.

Наклон коллектора
Большинство жилых солнечных коллекторов представляют собой плоские панели, которые можно установить на крыше или на земле. Называемые плоскими коллекторами , они обычно фиксируются в наклонном положении, соответствующем широте местоположения. Это позволяет коллекционеру лучше всего улавливать солнце. Эти коллекторы могут использовать как прямые солнечные лучи, так и отраженный свет, проходящий через облака или от земли. Поскольку они используют весь доступный солнечный свет, плоские коллекторы — лучший выбор для многих северных штатов.

Оптимальный угол наклона солнечного коллектора — это угол, равный широте.

Хотя оптимальным углом наклона коллектора является угол, равный широте, установка коллектора плоско на наклонной крыше не приведет к значительному снижению производительности системы и часто желательна по эстетическим соображениям. Однако вы захотите принять во внимание угол наклона крыши при определении размеров системы.

Затенение
Как упоминалось ранее, солнечные коллекторы следует устанавливать на участке, не затененном от 9 а.м. до 15:00 и смотрит на юг. Затенение от гор, деревьев, зданий и других географических объектов может значительно снизить производительность коллектора. Перед установкой солнечной энергетической системы вы должны сначала составить схему движения солнца, чтобы оценить влияние затенения на годовую производительность системы.

В начало

Расчет солнечной водонагревательной системы

Чтобы правильно определить размер солнечной водонагревательной системы, вам необходимо определить общую площадь коллектора и объем хранилища, необходимые для удовлетворения от 90 до 100 процентов потребностей домашнего хозяйства в горячей воде в летний период.Одним из доступных программных средств для расчета размеров солнечной системы водяного отопления является RetScreen (www.retscreen.net/ang/home.php). Если вы планируете проектировать несколько систем солнечного нагрева воды, вы можете загрузить программное обеспечение для горячего водоснабжения с сайта www.retscreen.net/ang/t_software.php. Это программное обеспечение можно использовать для определения размеров солнечных водонагревательных систем, и мы будем использовать его для проверки приведенного ниже примера расчета практических правил.

Размер площади коллектора
Хорошее практическое правило для определения размера площади коллектора в северных климатических условиях, например в Пенсильвании, заключается в том, чтобы оставить 20 квадратных футов (2 квадратных метра) площади коллектора для каждого из первых двух членов семьи и от 12 до 14 квадратных метров. футов для каждого дополнительного человека.

Размер емкости для хранения
Небольшого (от 50 до 60 галлонов) резервуара для хранения обычно достаточно для одного-двух человек. Средний (80 галлонов) резервуар для хранения хорошо подходит для трех-четырех человек. Большой бак (120 галлонов) подходит для четырех-шести человек.

Для активных солнечных водонагревательных систем размер солнечного накопителя увеличивается с размером коллектора, обычно 1,5 галлона на квадратный фут коллектора. Это помогает предотвратить перегрев системы при низкой потребности в горячей воде.

На веб-сайте Solar Rating and Certification Corporation результаты тепловых характеристик протестированных солнечных коллекторов можно найти по адресу www.fsec.ucf.edu/solar/testcert/collectr/tprdhw.htm. На сайте представлены данные о производительности в диапазоне температур, который подходит для выбора коллектора для нагрева потребности в горячей воде. Ниже приводится страница с этого сайта. Имейте в виду, что эти коллекционеры сертифицированы в соответствии с условиями Флориды. Чтобы выбрать правильный размер коллектора для Пенсильвании, необходима процедура проб и ошибок.

Сертификат коллектора (A)

Коллектор			Остекление		Абсорбер		Площадь брутто	Температурные характеристики Промежуточная номинальная температура
Производитель	Модель	ФСЭК №	№	Тип	Материал	Покрытие	кв. Ft	БТЕ / день	БТЕ / фут²
ACR Solar International Corp	Skyline 20-01	00030	1	Прозрачный жесткий пластик	Медные трубы и ребра	Выборочный	20.07	14800	736
ACR Solar International Corp	Skyline 10-01	00212C	1	Прозрачный жесткий пластик	Медные трубы и ребра	Выборочный	10.00	7500	747
AMK-Collectra AG	OPC 10 MK-III	00083	1	Вакуумная стеклянная трубка	Медные трубы и алюминиевые ребра	Выборочный	15.67	12500	800
Alfa Casting Corp	* AC-419	83128	1	Стекло	Медные трубы и алюминиевые ребра	Неселективный	18.41	14200	770
Alfa Casting Corp	* ACC-419	83129	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Неселективный	18.41	16400	893
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	АЕ-21	00081N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	20.77	17600	849
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	АЕ-26	00088N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	25.35	21700	856
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	АЕ-32	00089N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	31.91	27500	862
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	AE-40	00090N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	39.79	34400	866
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	AE-32-E	00036C	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Умеренно селективный	31.85	22300	701
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	AE-40-E	00037C	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Умеренно селективный	39.71	27900	704
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	ST-32E	00119C	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Умеренно селективный	30.91	22900	742
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	ST-40E	00120C	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Умеренно селективный	38.62	28400	735
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	МСК-21	00213N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	21.50	17400	810
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	МСК-32	00214N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	32.67	27200	833
ООО «Альтернативные энергетические технологии»	МСК-40	00215N	1	Стекло	Медные трубы и ребра	Выборочный	42.15	35100	833
American Solar Network, Ltd.	ASN30A	89011	1	Прозрачный жесткий пластик	EPDM, стабилизированный УФ-излучением	Нет	31.17	21100	676
American Solar Network, Ltd.	ASN45A	89018C	1	Прозрачный жесткий пластик	EPDM, стабилизированный УФ-излучением	Нет	46.50	31600	680
American Solar Network, Ltd.	ASN60A	C	1	Прозрачный жесткий пластик	EPDM, стабилизированный УФ-излучением	Нет	61.83	41600	673
Apricus Solar Co., Ltd.	АП-10	00202N	1	Вакуумная стеклянная трубка	Стеклянный цилиндр	Выборочный	14.45	8500	589
Apricus Solar Co., Ltd.	АП-20	00106N	1	Вакуумная стеклянная трубка	Стеклянный цилиндр	Выборочный	29.16	17300	594
Apricus Solar Co., Ltd.	АП-22	00203N	1	Вакуумная стеклянная трубка	Стеклянный цилиндр	Выборочный	32.11	19100	594
Apricus Solar Co., Ltd.	АП-30	00204N	1	Вакуумная стеклянная трубка	Стеклянный цилиндр	Выборочный	43.63	27600	636
Aqua Sol Components Ltd.	6536	00068	1	Стекло	Медные трубы и алюминиевые ребра	Неселективный	36.46	Термосифонная система Чистая поставленная энергия: 27 300 БТЕ Коэффициент тепловых потерь: 3,7 БТЕ / ч ° F
* Скорость потока через солнечный коллектор влияет на его производительность, но может или не может влиять на производительность системы, в которой он установлен. Некоторые из перечисленных здесь коллекторов были протестированы при расходах, отличных от указанных в стандартах тестирования.Эти модели коллектора помечены звездочкой (*), непосредственно предшествующей номеру модели.

Сравнивая суточную потребность в тепле для горячей воды с тестируемыми показателями тепловой производительности коллектора, мы хотим выбрать солнечные коллекторы, которые будут производить 45 081 БТЕ / день. Глядя в столбец БТЕ / день, мы видим, что нам потребуются два коллектора, чтобы соответствовать нашей нагрузке, каждый из которых может обеспечить около 22 541 БТЕ / день.Коллектор Alternate Energy Technologies AE-32 рассчитан на 27 500 БТЕ / день. Каждый из этих коллекторов имеет площадь около 32 квадратных футов. Этот пример выгодно отличается от представленных ранее общих рекомендаций по количеству солнечных коллекторов для установки 20 квадратных футов площади коллектора для первых двух человек и 12 квадратных футов для каждого дополнительного жильца.

Для Пенсильвании резервуар для хранения воды, соединяющий с солнечным коллектором площадью 64 квадратных фута, должен иметь размер не менее 80 галлонов, но лучше использовать резервуар емкостью более 90 галлонов.

В начало

Вопросы

При использовании программного обеспечения RETScreen коллекторы AET AE-32 будут производить 0,98 МВтч с июня по август, или 36 347 БТЕ в сутки. Это не соответствует нашей расчетной нагрузке на нагрев воды, поэтому нам нужно выбрать другой коллектор. Поскольку у нас дефицит около 8 734 БТЕ в день, или 24%, нам нужно выбрать коллекционеров примерно на 24% больше, чем наша первоначальная оценка. Мы попробуем коллектор AET AE-40 площадью 40 квадратных футов. Используя программу RET Screen, мы видим, что коллекторы AE-40 произведут 1.08 МВтч с июня по август или около 40 055. Что произошло? Почему мы увеличиваем площадь солнечного коллектора на 25% и получаем только на 10% больше горячей воды? Ответ заключается в том, что по мере того, как количество произведенной энергии приближается к количеству используемой энергии, эффективность системы падает, потому что более высокие температуры системы приводят к большим потерям тепла. Система с двумя коллекторами AE-32 имеет КПД системы 35 процентов, обеспечивая при этом 86% энергии, необходимой в летнее время (86% называется солнечной фракцией).Система с двумя коллекторами AE-40 имеет КПД 31%, обеспечивая при этом 95% энергии, необходимой в летнее время. Помните, мы начали с того, что рассчитали систему, чтобы обеспечить 100% энергии для нагрева воды в летнее время.

Другой параметр конструкции системы, на который нам нужно обратить внимание, — это размер солнечного резервуара для хранения воды. Предыдущий анализ был выполнен с использованием RETScreen с учетом резервуара на 120 галлонов. Каковы были бы КПД и доля солнечной энергии, если бы мы установили резервуар для хранения на 80 галлонов? Модель RETScreen предсказывает, что при использовании резервуара для хранения емкостью 80 галлонов доля солнечной энергии снижается до 93%, а эффективность в летнее время остается на уровне 31%.Таким образом, резервуар меньшего размера снижает долю солнечной энергии в системе.

Как работает наша система в год?

Среднесуточная солнечная радиация за январь и июль и ежегодно для различных углов наклона и азимута в Уилкс-Барре, Пенсильвания (кВтч / м2 / день) Источник: веб-сайт PV Watts www.pvwatts. орг
Угол наклона	Азимутальный угол	Январь	июль	Ежегодно
25	180	2.50	5,58	4,19
25	210	2,40	5,81	4,12
25	270	1,72	5,52	3,59
40	180	2,81	5,47	4.19
40	210	2,66	5,45	4,09
40	270	1,69	5,08	3,37
55	180	2,89	4,82	3,98
55	210	2.79	4,85	3,88
55	270	1,62	4,55	3,09

Используя данные для Уилкс-Барре в таблице выше, какова разница в процентах между среднегодовой дневной солнечной инсоляцией, падающей на поверхность, обращенную на истинный юг (азимутальный угол 1800) с наклоном 25 градусов по сравнению с наклоном 55 градусов? Для наклона на 25 градусов по сравнению с поверхностью, наклоненной на 40 градусов?
Какова разница в процентах между среднегодовым значением для поверхности, наклоненной на 25 градусов и обращенной на истинный юг, и той же поверхности, с таким же наклоном, но с азимутальным углом 210 градусов?
Какова разница в процентах между среднегодовым значением для поверхности, наклоненной на 25 градусов и обращенной на истинный юг, и той же поверхности, такого же наклона с азимутальным углом 270 градусов? Для поверхностей с уклоном 40 и 55 градусов?
Учитывая процентные различия, указанные в вопросе 3, какой угол наклона более разумно принять, если у вас не было другого выбора, кроме как установить солнечную систему с азимутальным углом 270 градусов? Пожалуйста, объясните свой ответ.
Если бы вы жили в Уилкс-Барре и хотели максимально улавливать солнечную инсоляцию зимой, с какими углами наклона и азимута вы бы установили солнечные коллекторы? И наоборот, если вы хотите максимизировать летний сбор солнечной энергии, под каким углом наклона и азимута вы бы установили солнечные коллекторы?
В примере определения размеров солнечной системы общая суточная потребность в тепловой энергии для 80 галлонов горячей воды была рассчитана на уровне 45 081 британских тепловых единиц. Какова будет общая потребность в тепловой энергии для 80 галлонов при температуре горячей воды 1400F и той же температуре холодной воды?
Какова будет потребность в дополнительной энергии для 80 галлонов горячей воды с температурой горячей воды, установленной на уровне 1200F, и солнечной системой нагрева воды, подающей воду 1000F на вход холодной воды обычного водонагревателя для бытового горячего водонагревателя? При расчете принимайте тепловые потери для установленной температуры 120 градусов от обычного нагревателя.

В начало

ответов

Солнечные коллекторы

Как работает солнечный коллектор работает?

Солнечный коллектор представляет собой плоскую коробку, состоящую из из трех основных частей, прозрачной крышки, трубок с охлаждающей жидкостью и утепленная задняя пластина. Солнечный коллектор работает на парниковом эффекте принцип; солнечное излучение падает на прозрачную поверхность солнечного коллектор проходит через эту поверхность.Внутри солнечной коллектор обычно откачивается, энергия, содержащаяся в солнечном коллекторе в основном задерживается и, таким образом, нагревает хладагент, содержащийся в трубках. В трубки обычно делаются из меди, а задняя панель окрашена в черный цвет, чтобы облегчить поглощают солнечное излучение. Солнечный коллектор обычно изолирован, чтобы избежать перегрева. убытки.

Активный солнечный водонагреватель

Основные компоненты активной солнечной системы водяного отопления

Солнечная коллектор для улавливания солнечной энергии и передачи ее теплоносителю средний
А система циркуляции, которая перемещает жидкость между солнечным коллектором и накопительный бак
Хранение бак
Назад система отопления
Контроль система регулирования работы системы

Два основных типа солнечных водонагревательных систем: система с замкнутым контуром и система с открытым контуром.В системе с открытым контуром вода использовалась в качестве теплоноситель, вода циркулирует между солнечным коллектором и накопителем бак.

Существует два основных типа систем с разомкнутым контуром: система слива и система рециркуляции, основной принцип, лежащий в основе обоих системы — это активация циркуляции от коллектора к накопительному резервуару когда температура внутри солнечного коллектора достигает определенного значения.

В дренажной системе используется клапан, позволяющий коллектор заполнять водой, когда коллектор достигает определенной температуры.

В рециркуляционной системе вода перекачивается через коллектор, когда температура в накопительном баке достигает определенного критического ценить.

В приложениях, где вероятно повышение температуры ниже нуля градусов, тогда необходимо использовать замкнутую систему. В Основное отличие системы разомкнутого контура — вода заменена на хладагент, который не замерзает в диапазоне температур солнечного коллектора. может быть предметом.В качестве охлаждающей жидкости обычно используется хладагент, масло или дистиллированная жидкость. воды. Системы с замкнутым контуром, как правило, дороже, чем их разомкнутые. встречные части и следует проявлять большую осторожность, чтобы избежать загрязнения воды с хладагентом. Энергия, захваченная охладителем, затем передается горячая вода через теплообменник. В Система обратного слива охлаждающей жидкостью может быть дистиллированная вода. Система работает на принцип, что в коллекторе только вода, когда насос операционная. Это имеет то преимущество, что охлаждающая жидкость, используемая в системе, не будет иметь возможность остыть ночью, когда температура может упасть до уровень, который может привести к увеличению плотности охлаждающей жидкости и, следовательно, вызвать не будет таким свободным, как следовало бы.Единственная необходимая функция на Система обратного слива заключается в том, что солнечный коллектор приподнят от тепла теплообменник или дренажный бак, чтобы охлаждающая жидкость вытекала из коллектор. Эта система снова работает по принципу циркуляции воды. между коллектором и сливным баком, когда заданная температура достигнута между солнечным коллектором и горячей водой.

Активный солнечное отопление

Компоненты системы для обогрева помещений: то же самое для водяного отопления с добавлением радиаторов для отопления помещений или под змеевики напольного отопления или даже системы с принудительной подачей воздуха.

Радиаторная система обычно работает в очень симметричном Что касается применения горячей воды, основным отличием является включение бойлер, нагретая вода из коллектора пропускается через теплообменник или сливной резервуар, а затем передается в бойер, используется для пополнения требования к прослушиванию воды перед тем, как попасть в радиаторы, которые будут использоваться для космическое отопление.

Системы распределения воздуха.

В поместье снова работает система распределения воздуха. аналогично системе горячего водоснабжения, основное отличие — включение воздуходувка и воздуховод.В системе используется дополнительный элемент управления, который позволить воздуху течь по змеевику при высокой температуре в накопительном баке достаточно, чтобы воздух, проходящий через змеевики в обратном канале аппарата, позволяют системе вносить положительный вклад в обогрев помещения требовать.

При проектировании систем для крупных коммерческих или промышленных приложений немного отличается от жилых помещений. Стоит отметить, что рост температуры коллектора довольно постоянен, чтобы использовать пример, если температура подачи в коллектор составляет около 60F, а температура возврата составляет около 73 ° C, или температура возврата составляет 173 ° F, а подача 160C, это в основном означает, что нельзя использовать высокотемпературные и низкотемпературные серия внутри петли.Низкотемпературное приложение в основном затянет применение при более высоких температурах. Вакуумные коллекторы — отличные исполнители в высокотемпературных приложениях коллекторный контур должен быть выделен применение при более высоких температурах до тех пор, пока нагрузка не будет удовлетворена. В приложениях например, для больниц, гостиниц или коммерческих офисных зданий может потребоваться для установки двух и более резервуаров, соединенных последовательно.

1. резервуар для хранения 2. резервуар для предварительного нагрева 3.холодная подача 4. смесительный клапан 5. подача и возврат в коллектор 6. отвод горячей воды

Работа системы: Горячая вода из коллектора проходит через змеевик в первом резервуаре ( 1 ), Затем, в зависимости от температуры, он отводится трехходовым клапаном (4) . к любому: змеевик в резервуаре (2) , если он выше установленного температура (имеется в виду бак (1) горячий) или коллектор, если он ниже установленной температуры смесительного клапана.

Соображения по поводу коммерческого и промышленного дизайна: Система могут быть расширены за счет включения более одного резервуара предварительного нагрева, теплообменных змеевиков соединены трехходовыми клапанами, и вода, которая должна быть нагрета, течет в серия через резервуары в обратном направлении. Трехходовой клапан может либо с терморегулятором, либо с электрическим управлением. Не более 100 пробирок должны быть подключены последовательно. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании трубопроводов в каждая секция, чтобы гарантировать, что каждая секция получает равный поток.

Сбор и доставка солнечной тепловой энергии

Фото: Flickr

В отличие от фотоэлектрических систем, которые преобразуют солнечную энергию в электричество, активные солнечные тепловые системы преобразуют нагретую солнцем жидкость в космическое тепло и горячую воду. Системы состоят из электронасосов, вентиляторов, сложных средств управления, резервуаров для хранения и коллекторов.

Два типа коллекторов собирают солнечные лучи: плоские и вакуумные. Плоская пластина является более распространенным типом и существует дольше.Вакуумная трубка — это более новая конструкция.

Плоский коллектор состоит из изолированного водонепроницаемого металлического корпуса. Верхняя сторона обращена к солнцу и имеет стеклянную или пластиковую крышку, которая действует как теплица, пропуская лучи и удерживая тепло. Внутри коробки находится абсорбирующая пластина темного цвета со специальным покрытием и трубы с циркулирующей жидкостью. Коллекторы с вакуумированными трубками включают темную пластину абсорбера и параллельные ряды вакуумных трубок, соединенных с одной коллекторной трубой. Конструкции трубок включают стекло, стекло-металл и стекло с путями прохождения жидкости.

Пластины абсорбера обычно включают длинные полосы металла, покрытые специальным покрытием. Новые технологии позволяют получать высокоэффективные покрытия. Поглощенное излучение нагревает циркулирующую жидкость.

Проблемы с солнечной системой
Плоские коллекторы имеют простую и прочную конструкцию. Однако такая конструкция позволяет им терять тепло за счет конвекции и излучения. Необходимо рассчитать ветровые нагрузки, которые могут уносить тепло.

Вакуумированные пробирки могут работать даже в пасмурные дни.Они используют несколько хрупкое стекло — подумайте о изолированной бутылке с вакуумной крышкой. Однако у них могут возникнуть проблемы, когда может скапливаться снег или лед, которые необходимо удалить. Также могут возникнуть проблемы, если из-за поломки или повреждения разрушается важнейший вакуум, или из-за накопления тепла, если в системе недостаточно энергии.

Коллекторы могут быть открытого или закрытого типа. В разомкнутых системах бытовая питьевая вода перекачивается через коллектор. Коллектор необходимо опорожнять при длительных морозах или использовать обратную дренажную систему.Несмотря на эффективность, открытые системы могут иметь проблемы с коррозией, если жесткая вода повреждает компоненты.

В системах с замкнутым контуром раствор, подобный антифризу, проходит через теплообменник, установленный рядом с солнечным водонагревателем дома. Замкнутый контур может немного потерять эффективность во время процесса теплообмена, и требуется некоторое техническое обслуживание жидкости.

Требования к солнечной системе
При выборе солнечной системы домовладельцы должны знать, сколько солнечной энергии доступно их дому, термин, известный как «солнечная постоянная».«Другие соображения — это широта дома; доступная поверхность для коллектора, деревья или здания, которые затеняют коллекторов; местонахождение коллектора и насколько он отклоняется от магнитного юга; и расстояние от коллектора до резервуара для хранения солнечной энергии.

На определенных широтах излучение зимой и летом сильно различается из-за угла наклона Солнца по отношению к Земле. Даже наклон поверхностей, на которых будут размещаться солнечные панели, необходимо проверять, углы наклона и ориентации значительно различаются в зависимости от местоположения.Большинство солнечных панелей устанавливаются на крышах, и угол наклона определяется углом крыши. Углы, превышающие оптимальные, снизят эффективность.

Крыша дома может даже не выходить на юг или быть недостаточно прочной, чтобы выдержать систему. Если участки крыши не подходят, домовладельцы могут также рассмотреть внешние стены, отдельно стоящие или наземные системы.

Еще одним фактором является система отопления дома. Солнечные тепловые системы хорошо подходят для систем лучистого теплого пола и котлов с водяными радиаторами.Системы с принудительной подачей воздуха, использующие теплообменник, работают, но теряют некоторую эффективность. Однако солнечные коллекторы обеспечивают домашнее хозяйство горячей водой или помогают ей.

В северном климате с очень холодными температурами или длительными периодами облачного неба потребуется система резервного копирования. Дом с сквозняками и недостаточной энергоэффективностью будет нуждаться в подкреплении. Следует помнить даже об уровне комфорта членов семьи, особенно пожилых людей, которые предпочитают более высокие настройки термостата. Кредиторы и строительные нормы и правила также могут потребовать резервную систему.

Возможные ограничения
Ознакомьтесь с местными правилами или соглашениями, которые могут ограничивать возможности. Некоторые муниципалитеты возражали против систем, препятствующих боковым дворам, незаконного увеличения высоты крыш, нарушения правил исторического района и чрезмерных нагрузок на крышу.

Стоимость может быть фактором. Чтобы солнечная система была рентабельной, ее следует использовать большую часть года и не простаивать летом. Круглогодичная работа с горячей водой повышает рентабельность системы.

Система работает лучше всего с ограниченным бюджетом, если она может обеспечить от 40 до 80 процентов потребностей дома в отоплении. Активная система, которая обеспечивает менее 40 процентов потребностей дома в отоплении, имеет большой экономический смысл.

При покупке системы сравните сертифицированное оборудование солнечных коллекторов, проверив рейтинговые наклейки от Solar Rating and Certification Corporation.

Затраты на активную солнечную систему отопления сильно различаются и отчасти из-за конкуренции на рынке.Например, в Висконсине, где мало конкуренции, система откачанных труб для подачи горячей воды только в доме на одну семью стоит от 9000 до 12000 долларов.

3.1 Обзор плоских пластинчатых коллекторов

Плоские солнечные коллекторы, вероятно, являются наиболее фундаментальной и наиболее изученной технологией для систем горячего водоснабжения на солнечных батареях. Общая идея этой технологии довольно проста. Солнце нагревает темные плоские поверхности, которые собирают как можно больше энергии, а затем энергия передается воде, воздуху или другой жидкости для дальнейшего использования.

Это основные компоненты типичного плоского солнечного коллектора:

Черная поверхность — поглотитель падающей солнечной энергии
Покрытие остекления — прозрачный слой, пропускающий излучение к поглотителю, но предотвращающий радиационные и конвективные потери тепла с поверхности
Трубки с теплоносителем для передачи тепла от коллектора
Опорная конструкция для защиты компонентов и удержания их на месте
Изоляция боковых сторон и дна коллектора для снижения тепловых потерь

Рисунок 3.1: Схема плоского солнечного коллектора с жидкой транспортной средой. Солнечное излучение поглощается черной пластиной и передает тепло жидкости в трубках. Теплоизоляция предотвращает потерю тепла при передаче жидкости; экраны уменьшают тепловые потери из-за конвекции и излучения в атмосферу

Кредит: Марк Федкин (с изменениями по Даффи и Бекман, 2013 г.)

Плоские системы обычно работают и достигают максимальной эффективности в диапазоне температур от 30 до 80 ^o C (Kalogirou, 2009), однако некоторые новые типы коллекторов, в которых используется вакуумная изоляция, могут достигать более высоких температур (до 100 ° C). ^o ° С).Благодаря введению селективных покрытий, температура застойной жидкости в плоских коллекторах достигает 200 ^o C.

Контрольный вопрос

— Какие типичные материалы используются для изготовления пластин-поглотителей и крышек остекления?

Мы частично обсудили выбор материалов и их свойства в Уроке 2. Тем не менее, мы рекомендуем вам взглянуть шире и ознакомиться с текущими нововведениями в конструкциях с плоскими пластинами. Для обсуждения в этом уроке вас попросят поделиться тем, что вы нашли во время поиска, и описать современные материалы, которые помогают повысить производительность коллекционеров.

Некоторые преимущества плоских коллекторов заключаются в том, что они:

Простота изготовления
Низкая стоимость
Улавливать как пучковое, так и рассеянное излучение
На постоянной основе (не требуется сложное оборудование для позиционирования или слежения)
Незначительное обслуживание

Плоские коллекторы устанавливаются лицом к экватору (т. Е. На юг в северном полушарии и на север в южном полушарии).Оптимальный наклон коллекторной плиты близок к широте места (+/- 15 ^o). Если применяется солнечное охлаждение, оптимальный угол установки составляет Широта — 10 ^o, чтобы солнечный луч был перпендикулярен коллектору в летнее время. Если используется солнечное отопление, оптимальный угол установки составляет Широта + 10 ^o. Однако было обнаружено, что для круглогодичного применения горячей воды оптимальный угол составляет Широта + 5 ^o, что обеспечивает несколько лучшую производительность зимой, когда горячая вода более необходима (Kalogirou, 2009)

Опции транспортной жидкости

Плоские пластинчатые коллекторы могут использовать перенос тепла жидкостью или воздухом.

Вода — один из распространенных вариантов жидкой жидкости из-за ее доступности и хороших тепловых свойств:

Обладает относительно высокой объемной теплоемкостью
Несжимаемая (или почти несжимаемая)
Имеет высокую массовую плотность (что позволяет использовать для транспортировки небольшие трубы и трубки).

Одним из недостатков воды является то, что она замерзает зимой, что может повредить коллектор или систему трубопроводов. Этого можно избежать, опустив воду из коллектора при низких потребностях солнечной энергии (ниже критического порога инсоляции).Датчики слива часто используются для контроля системы и обеспечения полного слива, поскольку замерзание воды в кармане может вызвать повреждение. Наполнение системы водой на следующее утро тоже не идеально. Возможные воздушные карманы в коллекторе могут быть проблемой, блокируя поток воды и снижая эффективность системы (Vanek and Albright, 2008).

Смеси антифризов можно использовать вместо чистой воды для решения вышеупомянутых проблем. Обычными компонентами антифриза являются этиленгликоль или пропиленгликоль.Эти химические вещества, смешанные с водой, требуют систем замкнутого цикла и надлежащей утилизации из-за токсичности. Номинальный срок службы антифриза вроде составляет около 5 лет, после чего его необходимо заменить.

Воздух может использоваться в качестве транспортной жидкости в некоторых конструкциях плоских коллекторов. Этот вариант лучше подходит для обогрева помещений или сушки сельскохозяйственных культур. Вентилятор обычно требуется для облегчения потока воздуха в системе и эффективного отвода тепла. Некоторые конструкции могут обеспечивать пассивное (без вентилятора) движение воздуха за счет тепловой плавучести.

Жидкости с фазовым переходом также можно использовать с плоскими коллекторами. Некоторые хладагенты входят в эту группу жидкостей. Они не замерзают, что устраняет проблемы, описанные выше для воды, и из-за их низкой точки кипения могут переходить от жидкости к газу при повышении температуры. Эти жидкости могут быть полезны в условиях, когда требуется быстрое реагирование на быстрые колебания температуры.

Коллекторное строительство

Ключевыми соображениями при проектировании плоского коллектора являются максимальное поглощение, минимизация потерь на отражение и излучение, а также эффективная теплопередача от пластины коллектора к жидкостям.Одним из важных вопросов является получение хорошей тепловой связи между пластиной абсорбера и заменами (трубами или каналами, содержащими теплоносители). Различные конструкции конструкции (показанные ниже) пытаются решить эту проблему.

Рисунок 3.2: Различные конструкции плоского коллектора в сборе. Цветовые коды: голубой — стеклянная крышка, синий — каналы для жидкости, черный — материал абсорбера, серый — изоляция. Некоторые конструкции (b, c) включают в себя каналы для жидкости в структуре пластины поглотителя, чтобы максимизировать теплопроводность между компонентами.Другие модификации (а, г) включают трубки и каналы, припаянные или приклеенные к пластине.

Кредит: Марк Федкин (с изменениями по Калогиру, 2009 г.)

В сборке пластина-канал могут использоваться различные методы крепления компонентов — термоцемент, припой, зажимы, зажимы, пайка, механические аппликаторы давления. Одним из факторов, влияющих на выбор метода сборки, является стоимость рабочей силы и материалов.

Далее мы рассмотрим передачу и баланс энергии внутри плоского коллектора.

Ссылки:

Kalogirou, S.
No related posts.

Как сделать солнечный коллектор для обогрева воды на даче

Материалы для изготовления коллектора

Сборка водяного коллектора

Вариант автономного подключения коллектора для нагрева всего объема бака

Подключение для быстрого прогрева малого объема воды

Смотрите видео

изготовление самодельного солнечного коллектора для отопления дома своими руками

Самодельный коллектор солнечной энергии для отопления дома

Изготовление солнечного коллектора для обогрева комнаты

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Что такое солнечный коллектор

Устройство и принцип работы воздушного солнечного коллектора

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Изготовление корпуса коллектора и его теплоизоляция

Изготовление направляющих для абсорбера

Изготовление абсорберов

Сборка воздушного солнечного коллектора

Подключение солнечного воздушного коллектора

Эксплуатация и уход за солнечным воздушным коллектором

Заключение

Солнечные коллекторы для отопления — как сделать самому

Типы обогревательных систем — «солнечные коллекторы» ↑

Простейший солнечный коллектор для дачников – бочка ↑

Как сделать солнечное отопление для теплицы?

Отопление теплиц солнечным воздушным коллектором

Водяные солнечные коллекторы для отопления теплицы

Простая конструкция солнечного коллектора

Конструкция плоского солнечного коллектора

Перечень материалов для солнечного коллектора

Монтаж солнечного коллектора

Основы солнечного отопления

Что такое солнечные коллекторы и как они работают?

Мероприятия для детей — изготовление солнечного воздухонагревателя

Глоссарий

Предотвращение перегрева солнечного коллектора

Урок 3: Солнечные водонагревательные системы; Размещение и калибровка

Введение

Энергетические расчеты и единицы

Размещение солнечной водонагревательной системы

Расчет солнечной водонагревательной системы

Вопросы

ответов

Солнечные коллекторы

Активный солнечное отопление

Сбор и доставка солнечной тепловой энергии

3.1 Обзор плоских пластинчатых коллекторов

Контрольный вопрос

Коллекторное строительство

Ссылки:

Как зарядить аккумуляторные батарейки без зарядного устройства: Зарядка для батареек: 3 вида

Ремонт аккумулятора: Ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками

Добавить комментарий Отменить ответ