Соларен бойлер: Направи си сам монтаж

Соларен бойлер: Направи си сам монтаж

Нивото на развитие на съвременните технологии и материали е толкова високо, че използването на слънчевата енергия не е разумно от финансова страна и криминално във връзка с околната среда. За съжаление, закупуването на промишлени инсталации за производство на електричество и топлина е нерационално поради високата им цена. Независимо от това, има решение: да направите продуктивен слънчев колектор със собствените си ръце от материали, които могат да бъдат намерени в най-близкия магазин за хардуер.

Предназначение на слънчевия колектор, неговите предимства и недостатъци

Соларен нагревател за вода (течен слънчев колектор) е устройство, което използва енергията на слънцето за загряване на охлаждащата течност. Използва се за отопление на помещения, организиране на подаване на топла вода, отопление на водата в басейни и др.

Соларен колектор, монтиран на покрива на сградата

Слънчевият колектор ще осигури на къщата топла вода и топлина.

Предпоставки за използването на екологичен бойлер е фактът, че слънчевата радиация пада върху Земята през цялата година, въпреки че се различава по интензивност през зимата и лятото. И така, за средните ширини дневното количество енергия в студения сезон достига 1-3 кВт * ч на 1 кв. М, докато в периода от март до октомври тази стойност варира от 4 до 8 кВт * ч / м2, Ако говорим за южните райони, тогава номерата могат безопасно да се увеличат с 20-40%.

Както можете да видите, ефективността на инсталацията зависи от региона, но дори и в северната част на страната ни слънчевият колектор ще осигури нуждата от топла вода - основното е, че в небето има по-малко облаци. Ако говорим за средната лента и южните райони, тогава инсталацията, работеща от Слънцето, ще може да замени котела и да покрие нуждите на отоплителната среда през зимата. Разбира се, говорим за производителни бойлери с няколко десетки квадратни метра.

Спестете пари от семейния бюджет ще помогне на слънчевата батерия. За да го направите сами ще ви помогне следният материал:https://i.aquatechn.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Таблица: Разпределение на слънчевата енергия по региони

Среднодневното количество слънчева радиация, kW * h / m2
Мурманск Архангелск Санкт Петербург Москва Новосибирск Улан Уде Хабаровск Ростов на Дон Сочи намирам
2,19 2,29 2,60 2,72 2,91 3,47 3,69 3,45 4,00 3,99
Среднодневното количество слънчева радиация през декември, kW * h / m2
0 0,05 0,17 0,33 0,62 0,97 1,29 1,00 1,25 2,04
Среднодневното количество слънчева радиация през юни, kW * h / m2
5,14 5,51 5,78 5,56 5,48 5,72 5,94 5,76 6,75 5,12

Слънчевите колектори, изградени у дома, не могат да се сравняват с фабрично произведени устройства, но домашната соларна инсталация ще намали разходите за отопление на водата за битови нужди и ще спести електроенергия, когато е свързана с пералня и съдомиялна машина.

Предимства на слънчевите бойлери:

  • сравнително прост дизайн;
  • висока надеждност;
  • ефективна работа независимо от сезона;
  • дълъг експлоатационен живот;
  • възможността за икономия на газ и електроенергия;
  • не се изисква разрешение за инсталиране на оборудване;
  • леко тегло;
  • лекота на инсталиране;
  • пълна самостоятелност.

Що се отнася до негативните аспекти, нито една инсталация за производство на алтернативна енергия не може без тях. В нашия случай недостатъците включват:

  • висока цена на фабричното оборудване;
  • зависимост на ефективността на слънчевия колектор от сезона и географската ширина;
  • излагане на градушка;
  • допълнителни разходи за инсталиране на резервоар за съхранение на топлина;
  • зависимост на енергийната ефективност на устройството от облачност.
Имайки предвид плюсовете и минусите на слънчевите бойлери, не забравяйте за екологичната страна на проблема - такива инсталации са безопасни за хората и не вредят на нашата планета.
Монтиране на слънчевия колектор на покрива

Фабричният слънчев колектор прилича на дизайнер, с който можете бързо да сглобите инсталацията на необходимата производителност

Видове слънчеви бойлери: изборът на дизайн за самостоятелно производство

В зависимост от температурата, която соларните нагреватели развиват, разграничете:

  • нискотемпературни устройства - предназначени за загряване на течности до 50 ° C;
  • среднотемпературни слънчеви колектори - увеличете температурата на изходящата вода до 80 ° C;
  • високотемпературни инсталации - загрейте охлаждащата течност до точка на кипене.

Вкъщи можете да изградите слънчев бойлер от първия или втория тип. За производството на колектор от високи температури ще са необходими промишлено оборудване, нови технологии и скъпи материали.

По дизайн всички течни слънчеви колектори са разделени на три типа:

  • плоски бойлери;
  • вакуумни термосифонни устройства;
  • helioconcentrators.

Плоският слънчев колектор представлява ниско топлоизолирана кутия. Вътре е монтирана светлопоглъщаща плоча и тръбен контур. Абсорбиращият панел (абсорбер) има повишена топлопроводимост. Поради това е възможно да се постигне максимален пренос на енергия към охлаждащата течност, циркулираща по веригата на бойлера. Простотата и ефективността на плоските растения се отразява в многобройните дизайни, разработени от занаятчиите.

Дизайн на плосък слънчев колектор

Вътре в плосък слънчев колектор - светлопоглъщаща плоча и тръбна верига

Принципът на работа на вакуумните слънчеви бойлери се основава на ефекта на термос. Дизайнът е базиран на десетки двойни стъклени колби. Външната тръба е направена от удароустойчиво закалено стъкло, което издържа на градуси и вятър. Вътрешната тръба има специално покритие за увеличаване на поглъщането на светлина. Въздухът се изпомпва от пространството между елементите на крушката, което избягва загубите на топлина. В центъра на конструкцията има медна термична верига, изпълнена с нискокипяща охлаждаща течност (фреон) - това е нагревателят на вакуумния слънчев колектор. В процеса процесната течност се изпарява и пренася топлинната енергия на процесния флуид към основната верига. В това качество по-често се използва антифриз. Този дизайн гарантира наличността на системата при температури до -50 ° C. Трудно е да се изгради такава инсталация у дома, така че има малко домашни конструкции от вакуум.

Принципът на работа на вакуумния слънчев колектор

В основата на дизайна на вакуумния слънчев колектор - много двойни стъклени колби

Хелиоконцентраторът основно има сферично огледало, способно да фокусира слънчевата радиация до точка. Загряването на течността се извършва в спирална метална верига, която е поставена във фокуса на инсталацията. Предимството на слънчевите концентратори е възможността да развиват висока температура, но необходимостта от система за проследяване на Слънцето намалява тяхната популярност сред домашните производители.

Соларен концентратор

Изграждането на продуктивен слънчев концентратор у дома не е лесна задача

За производството в домашни условия най-подходящи са плоските слънчеви нагреватели, изградени с помощта на топлоизолационни материали, стъкло с висока пропускливост и медни абсорбатори.

Устройството и принципът на работа на плосък слънчев колектор

Домашният слънчев бойлер се състои от плоска дървена рамка (кутия) с празна задна стена. В долната част е основният елемент на устройството - абсорбаторът. Най-често той е направен от метален лист, прикрепен към тръбен колектор. Ефективността на преноса на енергия зависи от контакта на абсорбиращата плоча с тръбите на топлообменника, поради което тези части са заварени или споени с непрекъснат шев.

Самата течна верига представлява масив от вертикално монтирани тръби. В горната и долната части са свързани с хоризонтални тръби с увеличен диаметър, които са предназначени за доставка и избора на охлаждащата течност. Входът и изходът за течността са подредени по диагонал - благодарение на това се осигурява цялостно отстраняване на топлината от топлообменните елементи. Като топлоносител се използват антифриз за отоплителни системи или други незамръзващи разтвори.

Абсорбаторът е покрит със светлопоглъщаща боя, отгоре е поставено стъкло, а кутията е защитена със слой топлоизолация. За да се опрости задачата, зоната на остъкляване е разделена на части, а за да се увеличи производителността, се използват прозорци с двоен стъклопакет. Затвореният дизайн създава ефект на термос в слънчевия колектор и в същото време предотвратява загубата на топлина поради вятър, дъжд и други външни фактори.

Слънцето е източник на енергия, който е на разположение на всеки човек. Тази статия ще ви помогне да оборудвате слънчевия колектор:https://i.aquatechn.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html

Соларният бойлер работи така:

  1. Незамръзващата течност, нагрята в слънчевия колектор, се издига през тръбите и постъпва в резервоара за съхранение на топлина през клона за пренос на топлина.
  2. Придвижвайки се по топлообменника, инсталиран вътре в резервоара за съхранение, антифризът отделя топлина на водата.
  3. Охладеният работен флуид влиза в долната част на веригата на слънчевия бойлер.
  4. Водата, загрята в резервоара, се издига и се приема за нуждите на захранването с топла вода. Попълването на течността в резервоара за съхранение на топлина става поради водоснабдяването, свързано към долната част. Ако слънчевият колектор работи като нагревател за отоплителна система, тогава циркулационна помпа се използва за циркулация на водата в затворен вторичен кръг.

Постоянното движение на охлаждащата течност и наличието на топлинен акумулатор ви позволява да натрупвате енергия, докато слънцето грее, и постепенно я изразходвате, дори когато звездата се крие зад хоризонта.

Слънчева колекторна верига

Схемата за свързване на слънчевия колектор към резервоара за съхранение не е толкова сложна

Опции за домашна слънчева инсталация

Характеристика на слънчевите бойлери е, че почти всички устройства имат еднакъв дизайн на термично изолирана кутия. Често рамката се сглобява от дървен материал и се покрива с минерална вата и отразяващ топлината филм. Що се отнася до абсорбера, за производството му се използват метални и пластмасови тръби, както и готови компоненти от ненужно домакинско оборудване.

От градински маркуч

Градински маркуч или PVC тръба за вода, сгънат от охлюв, има голяма повърхностна площ, което ви позволява да използвате подобна схема като бойлер за нуждите на външно отопление на душ, кухня или басейн. Разбира се, за тези цели е по-добре да вземете черни материали и не забравяйте да използвате резервоара за съхранение, в противен случай абсорбаторът ще се прегрее в пика на летните горещини.

Соларен колектор маркуч

Плосък колектор за градински маркуч - най-лесният начин за загряване на водата в басейна

От кондензатора на стар хладилник

Външният топлообменник на хладилник или фризер, който е изтекъл, е готов абсорбатор на слънчев колектор. Остава само да го оборудвате с топлопоглъщащ лист и да го инсталирате в корпуса. Разбира се, ефективността на такава система ще бъде малка, но в топлия сезон водонагревателят от детайлите на хладилното оборудване ще покрие нуждите от топла вода в малка селска къща или вила.

Хладилен колектор

Топлообменникът на стар хладилник е почти готов абсорбатор за малък соларен нагревател

От плосък радиатор на отоплителната система

Производството на слънчев колектор от стоманен радиатор дори не изисква инсталирането на абсорбираща плоча. Достатъчно е да покриете устройството с черна термоустойчива боя и да го монтирате в запечатан корпус. Производителността на една инсталация е повече от достатъчна за система за топла вода. Ако направите няколко бойлера, можете да спестите от отопление на къщата при студено слънчево време. Между другото, соларна инсталация, сглобена от радиатори, ще отоплява помощни помещения, гараж или оранжерия.

Радиатор колектор

Стоманеният радиатор на отоплителната система ще служи като основа за изграждането на екологичен бойлер

От тръби от полипропилен или полиетилен

Тръбите, изработени от металопластика, полиетилен и полипропилен, както и фитинги и устройства за тяхното инсталиране, ви позволяват да изградите контурите на слънчевите системи с всякакъв размер и конфигурация. Такива растения имат добри показатели и се използват за отопление на помещения и производство на топла вода за домакински нужди (кухня, баня и др.).

Полипропиленов колектор

Предимството на слънчев колектор, изработен от пластмасови тръби, е ниската цена и лекотата на монтаж

От медни тръби

Абсорберите, изградени от медни плочи и тръби, имат най-висок топлопредаване, поради което те успешно се използват за отопление на отоплителната среда на отоплителните системи и в захранването с гореща вода. Недостатъците на медните колектори включват високите разходи за труд и разходите за материали.

Меден слънчев колектор

Използването на медни тръби и плочи за производството на абсорбатора гарантира висока слънчева ефективност

Методика за слънчево изчисление

Изчисляването на производителността на слънчевия слънчев колектор се основава на факта, че на 1 кв. М инсталация в ясен ден се падат от 800 до 1 000 вата топлинна енергия. Загубите на тази топлина от обратната страна и стените на конструкцията се изчисляват чрез коефициента на топлоизолация на използваната изолация. Ако използвате експандиран полистирол, тогава за него коефициентът на загуба на топлина е 0,05 W / m × ° C. С дебелина на материала 10 cm и температурна разлика 50 ° C вътре и извън конструкцията, загубата на топлинна енергия е 0,05 / 0,1 × 50 = 25 W. Като се вземат предвид страничните стени и тръбите, тази стойност се удвоява. Така общото количество на изходящата енергия ще бъде 50 W на 1 кв.м от повърхността на слънчевия нагревател.

За загряване на 1 литър вода на градус ще е необходимо 1,16 W топлинна енергия, следователно за нашия модел слънчев колектор с площ от 1 квадратен метър и разлика в температурата 50 ° C ще можем да получим условен коефициент на ефективност 800 / 1.16 = 689.65 / kg × ° ° С. Тази стойност показва, че инсталация от 1 квадратен метър ще загрее 20 литра вода при 35 ° C в рамките на един час.

Изчисляването на необходимата производителност на соларен бойлер се извършва по формулата W = Q × V × δT, където Q е топлинният капацитет на водата (1,16 W / kg × ° C); V - обем, l; δT е температурната разлика на входа и изхода на инсталацията.

Статистиката казва, че за един възрастен човек са необходими 50 литра топла вода на ден. Средно за подаване на топла вода е достатъчно да се повиши температурата на водата с 40 ° C, което, изчислено по тази формула, изисква консумация на енергия W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 кВт. За да разберете площта на слънчевия колектор, тази стойност трябва да бъде разделена на количеството слънчева енергия на 1 квадратен метър от повърхността на дадена географска ширина.

Инфографика за изчисляване на параметрите на слънчевия колектор

Изчисляване на необходимите слънчеви параметри

Изработка на соларен бойлер с меден абсорбатор

Предлаганият за производство слънчев колектор загрява водата до температура над 90 ° C, а при облачно време - до 40 ° C. Това е достатъчно, за да осигурите на къщата топла вода. Ако искате да отоплявате жилището със слънчева енергия, тогава ще са необходими няколко такива инсталации.

Слънчевата енергия е идеално подходяща за работа на помпа за изпомпване на вода. Нюансите на производството на такава единица са описани тук:https://i.aquatechn.com/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html

Необходими материали и инструменти

За да направите бойлер, ще трябва:

  • меден лист с дебелина най-малко 0,2 мм с размер 0,98 × 2 м;
  • медна тръба Ø10 мм, дължина 20 м;
  • Ø22 мм медна тръба с дължина 2,5 м;
  • 3 / 4˝ конец - 2 бр;
  • 3 / 4˝ щепсел - 2 бр;
  • мека спойка SANHA или POS-40 - 0,5 кг;
  • поток;
  • химикали за почерняване на абсорбера;
  • OSB плоча с дебелина 10 мм;
  • мебелни ъгли - 32 бр;
  • Базалтова вълна с дебелина 50 мм;
  • листова топлоотразяваща изолация с дебелина 20 мм;
  • релса 20х30 - 10м;
  • уплътнение на врата или прозорец - 6 м;
  • стъкло на прозорец с дебелина 4 мм или прозорец с двоен стъклопакет 0,98х2,01 м;
  • самонарезни винтове;
  • боя.

Освен това подгответе следните инструменти:

  • електрическа бормашина;
  • набор от свредла за метал;
  • "Коронка" или фреза за дърворезба Ø20 мм;
  • резачка за тръби;
  • газов котлон;
  • респиратор;
  • четка за боя;
  • комплект отвертка или отвертка;
  • електрически мозайката.

За да изпробвате веригата, ще ви е необходим и компресор и манометър, проектиран за налягане до 10 атмосфери.

Газов котлон

Проста газова горелка е подходяща за меко запояване

Инструкции за напредъка на работата

  1. С помощта на резачка за тръби медна тръба се нарязва на парчета. Ще получите 2 части Ø22 мм 1,25 м и 10 елемента Ø10 мм 2 м.
  2. В дебели тръби, отстъпете от ръба на 150 мм и извършете 10 сондажа с Ø10 мм на всеки 100 мм.
  3. В получените отвори се вкарват тънки тръби, така че да стърчат навътре с не повече от 1-2 mm. В противен случай в радиатора ще се появи прекомерно хидравлично съпротивление.
  4. С помощта на газова горелка, пистолет за горещ въздух и спойка всички части на радиатора са свързани помежду си.
    Слънчева колекторна верига

    Слънчевият колектор работи под налягане, така че се обръща специално внимание на херметичността на връзките

     

    За да сглобите радиатора, можете да използвате специални фитинги, но в този случай цената на слънчевата система ще се увеличи значително. В допълнение, сглобяемите фуги не гарантират херметичността на конструкцията при променливи термодинамични натоварвания.

  5. Щепселите и резбите се спояват по двойки към тръбите 3/4 заг по диагоналите на радиатора.
  6. След затваряне на изходната резба с тапа, към входа на сглобения колектор се завинтва фитинг и се свързва компресор.

    Инсталиране на арматура на слънчевия колектор

    Компресорът е свързан с помощта на арматура

  7. Радиаторът е поставен в контейнер с вода и налягане от 7–8 атм се изпомпва от компресора. По мехурчетата, издигащи се в ставите, те преценяват стегнатостта на споените фуги.

    Ако не може да се намери подходящ резервоар за проверка на колектора, тогава можете да го сглобите със собствените си ръце. За да направите това, от импровизираните средства (нарязан дървен материал, тухла и т.н.) направете кутия или обикновена ограда и я покрийте с пластмасова обвивка.

  8. След проверка на херметичността, радиаторът се изсушава и обезмаслява. След това продължете да споявате медната ламарина. Пояйте листа на абсорбатора към тръбите трябва да бъде непрекъснат шев по цялата дължина на всеки елемент от медната верига.
    Абсорбатор за слънчев колектор

    Запояването на абсорбиращата лента се извършва чрез непрекъснат шев

  9. Тъй като поглъщателят на слънчевия колектор е направен от мед, химическото потъмняване може да се използва вместо боядисване.Това ще ви позволи да получите истинско селективно покритие на повърхността, като това, което се получава във фабриката. За това в резервоара се излива нагрят химически разтвор за проверка на херметичността и абсорбаторът се поставя с лицето надолу. По време на реакцията температурата на реагентите се поддържа по всякакъв начин (например чрез постоянно изпомпване на разтвора през контейнер с бойлер).
    Соларен колектор абсорбатор

    Почерняването на мед е един от най-критичните етапи на производство на абсорбатор

     

    Като течност за химическо почерняване можете да използвате разтвор на натриев хидроксид (60 g) и калиев персулфат или амониев сулфат (16 g) във вода (1 l). Не забравяйте, че тези вещества са опасни за хората и процесът на окисляване на медта е свързан с отделянето на вредни газове. Следователно използването на предпазни средства - респиратор, очила и гумени ръкавици е задължително, а самата работа е най-добре да се извършва на открито или в добре проветриво място.

  10. От листа OSB са изрязани детайли за сглобяване на тялото на слънчевия колектор - дъното е 1x2 m, страните са 0.16x2 m, горните 0.18x1 m и долните 0.17x1 m на панела, както и 2 носещи стени 0.13x0.98 m.
  11. Релса с размери 20 х 30 мм се нарязва на парчета: 1,94 м - 4 бр. и 0,98 м - 2 бр.
  12. В страничните стени се правят отвори Ø20 мм за входящите и изходящите тръби, а в долната част на колектора се извършват 3-4 отвора Ø8 мм за микровентилация.
    Вентилация на слънчеви колектори

    Дупките са необходими за микровентилация.

  13. В преградите се правят разрези под абсорбиращите тръби.
  14. От релси с размери 20x30 мм се сглобява опорна рамка.
  15. С помощта на мебелни ъгли и самонарезни винтове рамката се облицова с OSB панели. В този случай страничните стени трябва да лежат на дъното - това ще попречи на тялото да се отклони. Долният панел се спуска на 10 мм от останалите, за да го покрие със стъкло. Това ще предотврати навлизането на валежи в рамката.
  16. Инсталирайте вътрешни дялове.
    Рамка за слънчев колектор

    При сглобяването на кутията те трябва да използват строителен квадрат, в противен случай дизайнът може да се окаже твърде гладък

  17. Дъното и страните на тялото са изолирани с минерална вата и покрити с ролка от отразяващ топлината материал.
    Корпус на слънчевия колектор

    По-добре е да използвате минерална вата с водоотблъскваща импрегнация

  18. Абсорбаторът се поставя върху подготвеното пространство. За да направите това, демонтирайте един от страничните панели, които след това се поставят на място.
    Секционен слънчев колектор

    Схема на вътрешния "пай" на слънчевия колектор

  19. На разстояние 1 см от горния ръб на кутията вътрешният периметър на конструкцията е обшит с дървена лента 20x30 мм, така че широката й страна да докосва стените.
  20. Около периметъра залепена уплътняваща дъвка.
    Сглоб на слънчеви колектори

    За херметичност използвайте конвенционален уплътнител на прозореца

  21. Стъкло за стъкло или прозорец с двоен стъклопакет, чийто контур също е залепен с уплътнение на прозореца.
  22. Структурата се притиска с алуминиев ъгъл, в който предварително се пробиват отвори за самонарезни винтове. На този етап монтажа на колектора се счита за завършен.
    Готов слънчев колектор

    Сглобена, дебелината на слънчевия колектор е около 17 cm

За да се предотврати изтичането на влага и топлина, на всички етапи ставите и кръстовищата на частите се обработват със силиконов уплътнител. За да се предпази конструкцията от валежи, дървесината е покрита със специален състав и боядисана с емайл.

Характеристики на инсталирането и работата на течни колектори за отопление

За да поставите слънчевия колектор е избрано просторно място, което не затъмнява целия дневен час. Монтажната скоба или подрамката е изработена от дървени летви или метал по такъв начин, че наклона на бойлера да се регулира от 45 до 60 градуса от вертикалната ос.

Монтаж на слънчеви колектори

За да инсталирате соларен бойлер, сглобете опорната рамка

Връзка към котел за индиректно отопление или акумулатор на топлина се извършва с помощта на резбови фитинги и медни, металопластични или многослойни полипропиленови тръби. Те са покрити със слой топлоизолация.

Диаграма за свързване на слънчеви колектори

Схема на свързване на соларен нагревател в система с принудително движение на охлаждащата течност

Акумулиращ резервоар се поставя възможно най-близо до инсталацията, за да се намалят топлинните загуби. В зависимост от условията се организира естествена или принудителна циркулация на охлаждащата течност. В последния случай се използва контролер със сензор за температура, вграден в изходната тръба. Изпомпването на работния флуид по веригата ще се включи, когато температурата му достигне програмираната стойност.

Сезонно работеща система се зарежда с вода, докато целогодишната употреба на слънчев бойлер изисква използването на незамръзваща течност. Идеална опция е специален антифриз за слънчеви системи, но течности, предназначени за автомобилни радиатори или битови отоплителни системи, също се използват за спестяване.

Видео: направете сами соларен бойлер

Изграждането на слънчев колектор е не само интересно и вълнуващо занимание. Слънчевият нагревател за вода ще спести семейния ви бюджет и ще докаже, че е възможно да защитите околната среда не само с думи, но и с реални дела.

 

 

Препоръчваме ви да прочетете:

Как да поправите душ маркуч "Направи си сам"