Солнечные коллекторы из меди

Рубрики Статьи

Содержание:

Изготовление солнечного коллектора с медным теплообменником

Порой, элементы строения (крыша дома или гаража) можно использовать в качестве корпуса солнечного коллектора. Как, например, в данном проекте, где вместо абсорбера была использована крыша темного цвета.

И если ваша крыша покрыта черным рубероидом или битумной черепицей темного цвета, вы можете немного сэкономить на теплоизоляции задней стенки и изготовить солнечный коллектор (водонагреватель) своими руками. Разумеется, участок, где будет установлен солнечный коллектор, должен быть обращен по направлению к солнцу.

Но как бы там, ни было, раму все же рекомендую изготовить, чтобы к нему можно было прикрепить стекло (не к крыше же его крепить). Кроме того рама обеспечит воздушное пространство между теплообменником и самой крышей, поскольку горячая вода в теплообменнике плюс повышенная температура внутри самого коллектора могут оставить следы на битуме. Материалы для изготовления рамы могут быть любыми, которые доступны для вас (дерево, металл).

Для изготовления медного теплообменника солнечного коллектора (водонагревателя) нам понадобится:
— медная труба диаметром 1 1/4″, которая применяется для водоснабжения и отопления,
— медная труба диаметром 1/4″, которая применяется в системах кондиционирования,
— газовая горелка,
— свинцово оловянный припой и флюс.

Приступаем к разметке трубы. Первым делом наносим линию вдоль трубы, после чего керном, через равные отрезки, наносим отметки, где будут сверлиться отверстия. Расстояние между отверстиями можете выбрать самостоятельно, однако если вы не будете использовать какой, либо иной абсорбер (кроме самой крыши), то я бы рекомендовал сверлить как можно чаще, через каждые 20-30 мм.

Сверлом, равным диаметру тонкой трубы сверлим отверстия в намеченных местах. Чтобы ровно просверлить, без сверлильного станка не обойтись, поскольку вручную, дрелью, где нибудь, да и накосячите.

Тонкие трубки нарезаются в соответствии с размером теплообменника. Концы тщательно зачищаются от окислов и устанавливаются в отведенные для них отверстия. Важно. Тонкие трубки должны входить вглубь не более чем на 1/4 -2/3 от диаметра большой трубы.

На места пайки наносим флюс, после чего при помощи горелки и припоя производим пайку труб. Для подключения труб к теплообменнику, на двух концах по диагонали припаиваем фитинги с переходом на резьбу, а на двух других устанавливаем заглушки. Таким образом, вода будет равномерно циркулировать по всей площади.

После пайки не помешает проверить теплообменник на наличие течи, для этого подключите его к водопроводу и пустите воду под давлением. Если течь найдется, эти места необходимо будет пропаять еще раз.

Тщательно обезжириваем теплообменник растворителем, выкрашиваем в черный цвет, устанавливаем в раму и монтируем на крыше.

Сверху теплообменника, к раме, крепим прозрачное покрытие, стекло или как в данном случае прозрачный шифер.

Данный солнечный коллектор был изготовлен для нагрева воды в бассейне. Испытания производились в мае месяце, при температуре наружного воздуха 21 градус и воды в бассейне в 17 градусов, солнечный коллектор нагрел воду в бассейне объемом 19 куб.м до 22-х градусов в течении одного дня. Результат конечно не ахти, но чего можно ожидать от коллектора размером 1,6м х 0,5м.

поделиться с друзьями >>>

Мощность которая падает на 1 м2 = 800 Вт. ЛЕТОМ! (1200 для пустыни, примерно)
КПД нормального (намного лучше чем на картинке) солнечного коллектора 70% (в среднем).
Продолжительность светого дня на мощности 800 Вт, примем за 6 часов.
Получаем за день коллектор примет:
800*6*0,7 = 3360 Вт*ч или что то же самое 3,36*3,6*10(в 6 степени) = 12,096 МДж
На нагрев одного литра воды на 1 градус надо затратить 4200 Дж, а на 4градуса = 4200*4 = 16 800 Дж, т.е.
полученного от коллектора (нормального коллектора) тепла хватит на нагрев 12096/16,8 = 720 литров воды на 4 градуса!
БЕЗ учёта теплопотерь воды за 6 часов, пока длился нагрев.

А вы пишите что нагрели 19000 литров с учётом теплопотерь и испарения, в мае, да ещё вот на такой коллектор.

Хотя, я и снимаю перед вами шляпу за проделанный вами труд.

Теплоприемники солнечных коллекторов

Обычно поглотители для жидкостных систем изготовляются из меди, алюминия или стали. При выборе материала для теплоприемника следует учитывать следующие факторы:

  • наличие материала;
  • энергию и ресурсы, необходимые для производства;
  • теплопроводность (и другие тепловые характеристики);
  • долговечность;
  • легкость в обращении;
  • стоимость.
  • Наличие материала

    Медь всегда имеется в наличии, но ее запасы на Земле сокращаются, а цены продолжают расти. Алюминий и сталь доступнее, но даже запасы алюминия постепенно истощаются.

    Энергия и ресурсы, необходимые для производства

    Поскольку наши энергетические запасы сокращаются, и экономия энергии становится все более жизненно важной для общества, выбор металла также производится с учетом количества энергии, необходимого для производства. Для производства алюминия, например, требуется значительно больше энергии на единицу веса, чем для производства стали.

    На Земле просто не хватит меди для обеспечения каждого здания медным солнечным коллектором, даже если срок службы такого теплоприемника будет 50 лет, и медь затем пойдет в переработку. То же ограничение может оказаться справедливым и для алюминия. По сути дела, все металлы могут применяться только после тщательного рассмотрения возможных альтернатив.

    Системы, не требующие металлических теплоприемников, должны применяться, где только возможно.

    Теплопроводность

    Металлический теплоприемник можно не применять, если теплоноситель непосредственно соприкасается с любой поверхностью, на которую падает солнечный свет. Однако почти во всех применяемых сейчас жидкостных системах жидкость протекает обычно по трубам, прикрепленным к поглощающей пластине. Тепло должно передаваться к трубам от тех участков пластины, которые не соприкасаются с теплоносителем. Если теплопроводность пластины недостаточно высока, то тепло уйдет из коллектора прежде, чем оно будет подведено к трубам. Пластина из металлов с высокой теплопроводностью, например, из меди, может быть тоньше, а трубы на ней могут располагаться с большими промежутками. Наиболее теплопроводным металлом является медь, за ней следует алюминий. Чтобы получить аналогичные результаты при всех прочих равных условиях, алюминиевый лист должен быть вдвое, а стальной — в 9 раз толще медного.

    Долговечность

    Долговечность металлов ограничена действием коррозии. Медь противостоит коррозии лучше, чем алюминий или сталь, но при определенных условиях вода и антифриз могут вызвать коррозию всех этих металлов. Высокие рабочие температуры солнечных коллекторов также ускоряют коррозию. Тем не менее, существуют методы уменьшения влияния коррозии. Например, если теплоприемник осушается для предупреждения замерзания, то доступ воздуха в систему повышает потенциальную возможность коррозии. Таким образом, необходимо закрыть путь в систему кислороду воздуха, вызывающему коррозию.

    Особые меры необходимо принимать для предупреждения коррозии алюминия; вода из плавательных бассейнов может вызвать протечку алюминиевых теплоприемников уже через несколько месяцев после монтажа. Сталь должна быть оцинкованной, либо нержавеющей. Коррозию также можно уменьшить путем добавления в воду или антифриз ингибиторов, содержащих соли хромовой кислоты. Рекомендуется применение мягкой воды с низким содержанием минеральных веществ и металлов. Внутренние поверхности алюминиевых труб или других каналов для жидкости можно обрабатывать при помощи процесса гальванического цинкования, но он довольно дорог и не везде возможен.

    Наиболее критическим аспектом коррозии является показатель концентрации водородных ионов в растворе. Для алюминия pH = 6. 7 . Необходимо постоянно контролировать уровень pH, т.к. любое отклонение в меньшую (кислотное) или в большую (щелочное) сторону значительно увеличивает коррозию.

    Все упомянутые методы обработки лишь снижают область коррозии, но не дают никакой гарантии успеха. Пока не решена проблема борьбы с коррозией, существует очень мало заменителей меди для жидкостных теплоприемников. В какой-то мере исключениями здесь являются стекло и волнистый алюминиевый или стальной лист с открытой поверхностью, примененные в системе д-ра Томасона. Неметаллические теплоприемники (стекло, пластмасса) не подвержены коррозии, но имеют более короткий срок службы.

    Легкость в обращении

    Вес теплоприемной пластины не является решающим фактором в конструкции солнечного коллектора, но он играет роль в простоте изготовления коллектора и обращении с ним. Общая масса коллекторов обычно составляет менее 25 кг/м 2 , где на долю теплоприемника приходится, как правило, около 5 кг/м 2 .

    При работе с медью могут возникнуть затруднения, так как она твердеет (гартуется) при формовке и изгибании. Все металлические поверхности теплоприемников требуют тщательной очистки до нанесения черной краски на поверхность. Медь с большим трудом поддается окраске.

    При креплении труб к теплоприемной пластине нужно учитывать трудности пайки или сварки. Припаивание медных труб к медным пластинам осуществляется сравнительно легко, а алюминий нельзя припаять или приварить к любому металлу без применения специальных средств, но достаточно успешно применяются механические соединения.

    Способ механического крепления медных труб к алюминиевому листу:
    1 — ребро алюминиевого теплоприемника; 2 — медная трубка.

    Стоимость теплоприемной пластины необходимо рассматривать совместно с тепловыми характеристиками. Эти характеристики для различных материалов показывают, что при существующих несоответствиях стоимости меди, алюминия, стали и нержавеющей стали, лучшим из них следует считать алюминий. К сожалению, совершенно не решенные проблемы борьбы с коррозией алюминия препятствуют его широкому использованию.

    Энергоэффективный дом

    Простой термосифонный солнечный коллектор без насоса своими руками

    Описанная ниже конструкция — термосифонный солнечный коллектор, основан на медной трубе и алюминиевом оребрении. Медное оребрение имеет немного более эффективную теплоотдачу, но стоимость медных листов увеличивает цену коллектора в 3-4 раза. Пайка ребер к трубам -тоже непростая задача. Производительность способа переноса тепла от алюминиевых пластин медным трубам заключается в обеспечении хорошего теплового контакта. Как это реализуется — читайте ниже. По ссылке доступны тесты производительности данного прототипа.

    Какова цель самодельной термосифонной системы:

  • Производительность, близкая к коммерческим коллекторам.
  • Низкая стоимость (до 1/4 от цены за покупную систему).
  • Длительный срок службы.
  • Легкость исполнения своими руками из доступных каждому материалов.
  • Солнце нагревает воду, снижает ее плотность и вода поднимается в резервуар. Нагретая вода выходит из коллектора, ее постепенно замещает холодная, подающаяся естественной циркуляцией из резервуара в коллектор через нижнее соединение. Насос в данной конструкции не нужен. Контроль осуществляется автоматически, так как движение воды останавливается, как только коллектор остывает ниже температуры накопительного бака. Принцип термосифона подробно рассмотрен в этой статье.

    Этот вариант термосифонного коллектора не предусматривает использование при минусовых температурах, поэтому при первых заморозках систему необходимо сливать.

    В качестве примера взяты два прототипа коллектора одинаковой конфигурации, поэтому фото могут отличаться в некоторых несущественных деталях.

    Термосифонная система своими руками

    Из чего собран термосифонный солнечный коллектор:

  • Гофрированный поликарбонатный лист SunTuf.
  • Рама из пиломатериалов.
  • Фанера или ОСБ для основы.
  • Жесткая теплоизоляция (теплоизолятор может быть любым, от этого будут зависеть «слои» подложки — с жесткой изоляцией в данной конструкцией заднюю часть коллектора больше ничем не закрывали).
  • Алюминий листовой для абсорбера 0,5 мм.
  • Трубы медные.
  • Фитинги медные.
  • Термостойкий силикон.
  • Винты, краска, волнистые рейки для крепления поликарбоната (их можно изготовить из досок лобзиком).
  • Данная конструкция термосифонного солнечного коллектора основывается на алюминиевом абсорбере. Ребра увеличивают площадь передачи тепла от пластины к трубе и имеют паз по форме этой трубы.

    2 способа сделать абсорбер медной трубы из алюминия

    Использование листового алюминия в связке с медными трубами очень часто используется канадцами, американцами, австралийцами. У нас же это непопулярное решение (насколько мне известно). Кто-то занимается оксидированием меди, кто-то просто красит трубы.

    Приспособление для гибки листового алюминия изготавливается из фанеры 19 мм толщиной и длиной около метра, в которой есть канавка квадратной формы 16Х16 мм. Для формирования углубления под трубу взят стальной стержень диаметром 16 мм (труба в большинстве коллекторов берется полдюймовая).

    Приспособление для гибки алюминия для абсорберов солнечного коллектора

    «Гнездо» для формовки алюминия сделано из двух брусков фанеры 16 мм, так приклеенных и привинченных к основе, чтобы образовать квадратную канавку. Листовой алюминий некоторых брендов уже имеет небольшой сгиб ровно по середине листа, а если его нет — нужно быть более внимательным при гибке.

    Метод прессования молотком кажется неубедительным на первый взгляд, но на практике прекрасно работает. Процесс гибки алюминия с помощью прута и кувалды понятен из фото: положите металл на фанеру точно над пазом, установите стержень, придерживайте его и без сверхусилий бейте вертикально поставленным молотком по конструкции. Такой способ не дает ребрам загибаться вверх.

    Пресс для листового алюминия

    Как только вы «набьете руку», гибка одного абсорбера будет занимать не более 20 секунд.

    Не забывайте проверять плотность прилегания абсорбера к трубе.

    Фанерку для гибки всегда можно усовершенствовать держателями для стержня, ограничителем по одной стороне для того, чтобы лист алюминия не скользил по фанере.

    Не стоит делать слишком длинные ребра, так как медь и алюминий расширяются с разной скоростью и короткие ребра (60-70 см) справятся с этим лучше. Ребра необходимо выровнять, опрессовать.

    Существует способ полностью обернуть трубу алюминием. Пошаговые фото этого процесса смотрите ниже.

    Как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками

    Солнечный коллектор представляет собой устройство, основным функциональным назначением которого является преобразование солнечной энергии в тепловую. В техническом плане он довольно прост.

    Поэтому с определенным уровнем знаний сделать солнечный коллектор для отопления своими руками не составит большого труда.

    Принцип работы и конструкционные особенности

    Современные гелиосистемы применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию. Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

    Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю. Основными рабочими органами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы, об изготовлении которых речь пойдет в этой статье.

    Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью. Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

    Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

    Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

    Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

    Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

    Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее. В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

    При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

    Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.

    Классификация по температурным критериям

    Существует достаточно большое количество критериев, по которым классифицируют те или иные конструкции гелиосистем. Однако для приборов которые можно сделать своими руками и использовать для горячего водоснабжения и отопления, наиболее рациональным будет разделение по виду теплоносителя. Так, системы могут быть жидкостными и воздушными. Первый вид чаще применим.

    Кроме этого часто используется классификация по температуре, до которой могут нагреваться рабочие органы коллектора:

    • Низкотемпературные. Варианты, способные нагревать теплоноситель до 50ºС. Применяются для подогрева воды в емкостях для полива, в ванных и душевых в летнее время и для повышения комфортных условий в прохладные весенне-осенние вечера.
    • Среднетемпературные. Обеспечивают температуру теплоносителя в 80ºС. Их можно использовать для обогрева помещений. Эти варианты наиболее подходят для обустройства частных домов.
    • Высокотемпературные. Температура теплоносителя в таких установках может доходить до 200-300ºС. Используются в промышленных масштабах, устанавливаются для обогрева производственных цехов, коммерческих зданий и др.
    • В высокотемпературных гелиосистемах используется довольно сложный процесс передачи тепловой энергии. К тому же они занимают внушительное пространство, чего не может позволить себе большинство наших любителей загородной жизни. Процесс изготовления их трудоемок, реализация требует специализированного оборудования. Самостоятельно сделать подобный вариант гелиосистемы практически невозможно.

      Собственноручное изготовление коллектора

      Изготовление солнечного прибора собственными руками — увлекательный процесс, приносящий массу выгод. Благодаря ему можно рационально применять бесплатное солнечное излучение, решить несколько важных хозяйственных задач. Разберем специфику создания плоского коллектора, поставляющего в отопительную систему нагретую воду.

      Материалы для самостоятельной сборки

      Наиболее простой и доступный материал для самостоятельной сборки корпуса солнечного коллектора — деревянный брусок с доской, фанерой, плитами ОСП или подобными вариантами. В качестве альтернативы можно применить стальной или алюминиевый профиль с аналогичными листами. Металлический корпус обойдется несколько дороже.

      Материалы должны соответствовать требованиям, которые предъявляются к конструкциям, используемым на открытом воздухе. Срок эксплуатации солнечного коллектора варьируется от 20 до 30 лет. Соответственно, материалы должны обладать определенным набором эксплуатационных характеристик, которые позволят использовать конструкцию в течении всего срока.

      Если корпус выполнять из дерева, то долговечность материала можно обеспечить путем пропитки водно-полимерными эмульсиями и покрытием лакокрасочными материалами.

      Основным принципом, которым следует руководствоваться при проектировании и сборке солнечного коллектора, является доступность материалов в отношении цены и возможности приобрести. То есть, их можно либо найти в свободной продаже, либо самостоятельно изготовить из доступных подручных средств.

      Нюансы устройства теплоизоляции

      Для предотвращения потерь тепловой энергии на дно короба монтируется изоляционный материал. Это может быть пенопласт либо минеральная вата. Современная промышленность выпускает достаточно обширную номенклатуры изоляционных материалов.

      Для утепления короба можно использовать фольгированные варианты утеплителей. Таким образом можно обеспечить и теплоизоляцию и отражение солнечных лучей от фольгированной поверхности.

      Если в качестве изоляционного материала используется жесткая плита пенопласта или пенополистирола, для укладки змеевика или системы труб можно вырезать канавки. Обычно абсорбер коллектора укладывается на теплоизоляцию сверху и накрепко фиксируется к днищу корпуса способом, зависящим от использованного в изготовлении корпуса материала.

      Теплоприемник солнечного коллектора

      Это абсорбирующий элемент. Он представляет собой систему труб, в которых происходит нагрев теплоносителя, и деталей, выполненных чаще всего из листовой меди. Оптимальным материалов для изготовления теплоприемника считаются медные трубы. Домашние мастера изобрели более дешевый вариант — спиральный теплообменник из полипропиленового шланга.

      Выбор подручных средств, из которых можно изготовить теплообменник солнечного коллектора, достаточно широк. Это может быть теплообменник старого холодильника, полиэтиленовые трубы, которые используются для водопровода, стальные панельные радиаторы и пр. Важным критерием для эффективности является теплопроводность материала, из которого изготовлен теплообменник.

      Для самостоятельного изготовления оптимальным вариантом является медь. Она обладает теплопроводностью, которая составляет 394 Вт/м². У алюминия этот параметр варьируется от 202 до 236 Вт/м².

      Однако большая разница в параметрах теплопроводности между медными и полипропиленовыми трубами вовсе не означает, что теплообменник с медными трубами будет выдавать в сотни раз большие объемы горячей воды.

      При равных условиях производительность теплообменника из медных труб будет на 20% эффективнее, нежели производительность металлопластиковых вариантов. Так что теплообменники, изготовленные из полимерных труб, имеют право на жизнь. К тому же такие варианты обойдутся гораздо дешевле.

      Вне зависимости от материала труб, все соединения как сварные, так и резьбовые, должны быть герметичны. Трубы можно располагать как параллельно друг к другу, так и в виде змеевика. Расположение труб в виде змеевика уменьшает количество соединений, что снижает вероятность протечек и обеспечивает более равномерное движение потока теплоносителя.

      Верх короба, в котором находится теплообменник, закрывается стеклом. В качестве альтернативы можно использовать современные материалы, типа акрилового аналога или монолитного поликарбоната. Светопрозрачный материал может быть не гладким, а рифленым или матовым.

      Такая обработка снижает отражающие способности материала. Кроме того, этот материал должен выдерживать значительные механические нагрузки. В промышленных образцах подобных гелиосистем используется специальное солярное стекло. Такое стекло характеризуется низким содержанием железа, что обеспечивает меньшие потери тепловой энергии.

      Накопительный бак или аванкамера

      В качестве накопительного бака можно использовать любую емкость с объемом от 20 до 40 литров. Подойдет ряд несколько меньших по объему резервуаров, соединенных трубами в последовательную цепочку. Накопительный бак рекомендовано утеплять, т.к. нагретая на солнце вода в емкости без изоляции будет быстро терять тепловую энергию.

      По сути, теплоноситель в отопительной гелиосистеме должен циркулировать без аккумуляции, т.к. полученную от него тепловую энергию нужно расходовать в период получения. Накопительная емкость скорее выполняет функцию распределителя нагретой воды и аванкамеры, поддерживающей стабильность давления в системе.

      Этапы сборки гелиосистемы

      После изготовления коллектора и подготовки всех составляющих конструкционных элементов системы можно приступать к непосредственному монтажу.

      Работа начинается с установки аванкамеры, которую, как правило, размещают в самой высокой из возможных точке: на чердаке, отдельно стоящей вышке, эстакаде и т.д. При установке следует учесть, что после заполнения жидким теплоносителем системы, эта часть конструкции будет иметь достаточно большой вес. Поэтому следует убедиться в надежности перекрытия или усилить его.

      После установки емкости приступают к установке коллектора. Этот конструкционный элемент системы располагают на южной стороне. Угол наклона относительно линии горизонта должен составлять от 35 до 45 градусов.

      После установки всех элементов их обвязывают трубами, соединяя в единую гидравлическую систему. Герметичность гидравлической системы является важным критерием, от которого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

      Для соединения конструктивных элементов в единую гидравлическую систему используются трубы с диаметром дюйм и полдюйма. Меньший диаметр используется для устройства напорной части системы. Под напорной частью системы понимается ввод воды в аванкамеру и вывод нагретого теплоносителя в систему отопления и горячего водоснабжения. Остальная часть монтируется при помощи труб большего диаметра.

      Для предотвращения потерь тепловой энергии трубы следует тщательно изолировать. Для этой цели можно использовать пенопласт, базальтовую вату либо фольгированные варианты современных изоляционных материалов. Накопительная емкость и аванкамера также подлежат процедуре утепления.

      Наиболее простым и доступным вариантом теплоизоляции накопительной емкости является сооружение вокруг нее короба из фанеры или досок. Пространство между коробом и емкостью следует заполнить утепляющим материалом. Это может быть шлаковата, смесь соломы с глиной, сухие опилки и пр.

      Испытание перед вводом в эксплуатацию

      После монтажа всех элементов системы и утепления части конструкций можно приступать к заполнению системы жидким теплоносителем. Первоначальное наполнение системы следует производить через патрубок, расположенный в нижней части коллектора. То есть, наполнение происходит снизу в верх. Благодаря таким действиям можно избежать возможного образования воздушных пробок.

      Вода или другой жидкий теплоноситель поступает в аванкамеру. Процесс наполнения системы заканчивается тогда, когда из дренажной трубы аванкамеры начинает литься вода. При помощи поплавкового клапана можно отрегулировать оптимального уровня жидкости в аванкамере. После наполнения системы теплоносителем он начинает нагреваться в коллекторе.

      Процесс повышения температуры происходит даже в пасмурную погоду. Нагретый теплоноситель начинает подниматься в верхнюю часть накопительного бака. Процесс естественной циркуляции происходит до тех пор, пока температура теплоносителя, который поступает в радиатор, не выровняется с температурой носителя, выходящего из коллектора.

      При расходе воды в гидравлической системе будет срабатывать поплавковый клапан, находящийся в аванкамере. Таким образом, будет поддерживаться постоянный уровень. При этом холодная вода, поступающая в систему, будет находится в нижней части емкости накопителя. Процесс перемешивания холодной и горячей воды практически не происходит.

      В гидравлической системе следует предусмотреть установку запорной арматуры, которая будет препятствовать обратной циркуляции теплоносителя из коллектора в накопитель. Это происходит в том случае когда температура окружающей среды опускается ниже, чем температура теплоносителя. Такую запорную арматуру, как правило, используют в ночное и вечернее время.

      Подводка к местам потребления горячей воды осуществляется при помощи стандартных смесителей. Обычные одинарные краны лучше не использовать. В солнечную погоду температура воды может доходить до 80 градусов. Пользоваться такой водой, текущей из обычного крана, довольно неудобно. Таким образом смесители позволят существенно сэкономить горячую воду.

      Производительность такого солнечного водонагревателя можно повысить путем добавления дополнительных секций коллекторов. Конструкция вполне позволяет монтировать от двух до неограниченного количества штук.

      В основе такого солнечного коллектора для отопления и горячего водоснабжения лежит принцип парникового эффекта и так называемый термосифонный эффект. Парниковый эффект используется в конструкции нагревательного элемента. Солнечные лучи беспрепятственно проходят через прозрачный материал верхней части коллектора и преобразуются в тепловую энергию.

      Тепловая энергия оказывается в замкнутом пространстве благодаря герметичности короба секции коллектора. Термосифонный эффект используется в гидравлической системе, когда нагретый теплоноситель поднимается вверх, при этом вытесняя холодный теплоноситель и заставляя его двигаться в зону нагрева.

      Производительность солнечного коллектора

      Основным критерием, который влияет на производительность гелиосистем, является интенсивность солнечного излучения. Количество падающего на определенную территорию потенциально полезного солнечного излучения называется инсоляцией.

      Величина инсоляции в разных точках земного шара варьируется в достаточно широких пределах. Для определения средних показателей этой величины существуют специальные таблицы. Они отображают среднюю величину солнечной инсоляции для того или иного региона.

      Кроме величины инсоляции на производительность системы влияет площадь и материал теплообменника. Еще одним фактором, влияющим на производительность системы, является объем накопительного бака. Оптимальная емкость бака рассчитывается, исходя из площади адсорберов коллектора.

      В случае с плоским коллектором это общая площадь труб, которые находятся в коробке коллектора. Эта величина, в среднем значении, равняется 75 литрам объема бака, на один м² площади трубок коллектора. Накопительная емкость является своеобразным тепловым аккумулятором.

      Цены на заводские приборы

      Львиная доля финансовых затрат на сооружение подобной системы приходится на изготовление коллекторов. Это не удивительно, даже в промышленных образцах гелиосистем около 60% стоимости приходится на этот конструкционный элемент. Финансовые затраты будут зависеть от выбора того или иного материала.

      Надо отметить, что подобная система не в состоянии отопить помещение, она лишь поможет сэкономить на затратах, помогая подогреть воду в системе отопления. Она сможет как минимум полностью обеспечить горячей водой в течении 6-7 месяцев. Учитывая довольно большие затраты энергии, которые расходуются на нагрев воды, солнечный коллектор, интегрированный в систему отопления, существенно снижает подобные затраты.

      Для ее изготовления используются довольно простые и доступные материалы. К тому же подобная конструкция является полностью энергонезависимой и не нуждается в техническом уходе. Уход за системой сводится к периодическому осмотру и очистке стекла коллектора от загрязнений.

      Полезное видео по теме

      Процесс изготовления элементарного солнечного коллектора:

      Как собрать и ввести в эксплуатацию гелиосистему:

      Естественно, самостоятельно сделанный солнечный коллектор не сможет конкурировать с промышленными моделями. Использую подручные материалы, довольно сложно добиться высокого КПД, которым обладают промышленные образцы. Но и финансовые затраты будут гораздо меньше по сравнению с приобретением промышленных установок. Тем не менее, сделанный самостоятельно солнечный коллектор существенно повысит уровень комфорта и сократит расходы на энергию, которая вырабатывается классическими источниками.

      Сравнительный тест самодельных солнечных коллекторов (PEX труба/медь)

      Обещал опубликовать испытание производительности двух прототипов: самодельный солнечный коллектор на основе медных труб с алюминиевым абсорбером и коллектор на PEX трубах с алюминиевым оребрением. Тест солнечных коллекторов позволяет определить, на сколько медь эффективнее сшитого полиэтилена и есть ли смыл вкладываться в медные трубы, медный абсорбер и пайку.

      Общие условия для сравнительного теста коллекторов:

    • Площадь каждого коллектора 3 м.кв.
    • Оба тестируемых коллектора запитываются из идентичных баков на 19 литров.
    • Подключены к двум одинаковым насосам.
    • Стартовая температура воздуха 24°C.
    • Скорость потока около 11 литров в минуту.
    • На графике отображена температура бака каждого коллектора. Черный пунктир — медный солнечный коллектор, красный — коллектор на сшитом полиэтилене.

      «Проседания» на температурных кривых в районе 50°C показывают остановку работы насосов из-за защиты от перегрева.

      Оба коллектора были запущены при 16°C. Когда медный солнечный водонагреватель достиг 57°C, PEX коллектор был на 52°C. В течение 1,3 часа медный коллектор на 14% эффективнее.

      Оба водонагревателя продолжают увеличивать температуру (65°C) не смотря на периодические отказы насосов.

      Медный коллектор с алюминиевым абсорбером можно считать эквивалентом коммерческой аналогичной системы по производительности.

      Скорость нагрева воды в обоих коллекторах около одного душа в час с трех квадратных метров коллектора в солнечный день.

      Тест медного коллектора с утепленным резервуаром

      Медный коллектор подключен к утепленному оцинкованному резервуару на 144 литра. Теплоизоляция жесткая 5 см, аналогично утеплителю на коллекторе.

      В первый день был использован погружной насос, обеспечивающий поток около 5 литров в минуту. Запитан насос от маленькой солнечной панели. График показывает не полный день, температура воздуха была около 21 градуса.

      Вода в баке на старте была 13°C и на пике прогрелась до 47°C. На графике указана шкала времени суток в часах, в которые проводилось испытание. Скорость изменения температуры воды в резервуаре за 1 час (с часа дня до двух при старте т.воды 35°C) составила 7 градусов — это хорошая скорость рекуперации тепла для накопительного бака солнечного коллектора.

      На следующий день тестирование коллектора проходит с прогретым до 33°C резервуаром и доходит до 60°C. Скорость насоса и потока та же.

      Альтернативный тест солнечных коллекторов

      Это сравнительное тестирование проведено до создания полноразмерных прототипов, но с теми же материалами (одно различие — на медной трубе медный абсорбер, а не алюминиевый). Для обеих конфигураций были сооружены маленькие тест-коллекторы с одинаковыми резервуарами. Вода во время испытания циркулирует через бак в коллектор и обратно. Более производительный прототип нагревает воду до более высокой температуры и разница температур является показателем эффективности.

      Все условия для тестовых моделей одинаковы. Емкость резервуаров 19 литров.

      Интенсивность солнечной активности измеряется специальным датчиком в верхней части стэнда. Температура баков регистрируется датчиком с передачей данных на компьютер. Температура воздуха регистрируется в тени.

      Скорость насоса 1,5 литра в минуту.

      Результаты испытаний солнечных коллекторов-мини

      Медь против полиэтилена: коллектор с полиэтиленовой трубой и алюминиевым оребрением дает 84,2% эффективности медной модели с медным абсорбером (в рабочем полноразмерном прототипе будет использован алюминиевый абсорбер вместо медного).

      Почему производительность коллектора на PEX трубах ниже?

    • Теплопроводность сшитого полиэтилена ниже меди.
    • Алюминиевое оребрение несколько уступает медному в теплопроводности.
    • PEX коллектор дает очень приличную производительность на свою стоимость. У автора прототипов получилось собрать систему за шестую часть цены коммерческого коллектора, при этом все ему пришлось покупать, каждый винтик и лист алюминия. При этом производительность самодельного коллектра всего на 15% ниже. Можно увеличить размеры своей системы и нагнать эту потерю, потратив копейки сверху.

      Основной минус PEX-коллектора — никакой работы в зимнее время. Медь же будет слегка прогревать воду хотя-бы для домашнего бойлера. Про защиту от замерзания буду писать отдельно, там много нюансов.

      Наверное, лучшим соотношением цена-производительность можно считать медный солнечный коллектор с алюминиевым абсорбером. Ему не требуется серьезная защита от перепадов температур в периоды застоя, однако сборка требует навыков пайки меди.

      Сборка абсорбера для солнечного коллектора своими руками

      Нагревать воду летом при помощи электричества – непозволительная роскошь. Многие пользуются на дачах примитивнейшим солнечным водонагревателем в виде бочки или бензобака, покрашенных в чёрный цвет. Но КПД таких приспособлений чрезвычайно низок. А между тем, абсорбер для солнечного коллектора собрать довольно просто. При этом по качеству, цене и производительности он может успешно конкурировать с заводскими аналогами.

      Для сборки абсорбера потребуются следующие материалы:

    • Лист меди размером 60 х 150 см и толщиной 0,4 мм. – 1 шт.
    • Медная трубка ᴓ22 мм и толщиной стенки 1 мм. – 24 м.
    • Латунная труба ᴓ70 мм и толщиной стенки 1 мм – 3,2 м.
    • Лист фанеры 90 на 170 см и толщиной 18-20 мм.
    • Базальтовый картон или вата толщиной 10 мм и площадью 2 м2.
    • К-стекло необходимой площади.
    • Брусок 25 на 100 мм общей длиной 4 м.
    • В этой конструкции мы изначально исключаем использование пластиковых труб. Причина здесь кроется в низкой теплопроводности и высокой теплоёмкости ПВХ (материала труб). Медь быстрее нагревается и лучше проводит тепло.

      Для получения максимального эффекта сам абсорбер для солнечного коллектора должен иметь чёрный матовый цвет. Но температура воды будет подниматься до 100°С, и к покрытию предъявляются повышенные требования.

      Есть два выхода из этой ситуации:

      1. Специальная чёрная матовая краска с температурой эксплуатации до 120°С
      2. Химическое покрытие.
      3. Поглощающая и отражающая способности различных покрытий

        Для химического чернения необходимо изготовить «Серную печень». Своими руками она делается за 15-20 минут, но для этого требуется:

      4. Порошковая сера – 0,2 кг.
      5. Кальцинированная сода – 0,2 кг (не путать с пищевой).
      6. Использование К-стекла не принципиально, но для максимизации КПД – желательно.

        Расходные материалы: легкоплавкий припой, саморезы.

        Последовательность работ

        Распиливаем латунную трубу на две части и глушим в каждой половине один конец. Проще всего это сделать, если припаять медную заглушку. Затем фиксируем одну трубу, отступаем от заглушки 5 см и через каждые 45 мм делаем 33 отверстия ᴓ22мм. К другой стороне трубы фиксируется диффузор (переходник), подходящий под вашу водопроводную систему.

        Важно: cледите, чтобы все отверстия были на одной прямой.

        Медную трубку надо напилить отрезками по 62 см. Всего требуется 33 трубки. Каждую из них необходимо вставить в просверленные отверстия латунной трубы на 1 см и опаять по кругу.

        Важно: контролируйте глубину вхождения медной трубки в латунную. Удобнее это делать, если вставить в латунную трубу черенок от лопаты.

        Свободные концы медных трубок вставляются в другую латунную трубу на 1 см. и также опаиваются. Но на этом этапе требуется больше внимания уделить расстоянию между близлежащими поверхностями латунной трубы. Оно должно быть равно 60 см. Для удобства можно зафиксировать эти концы труб между двумя брусками требуемой длины. И уже ориентируясь на них, контролировать расстояние.

        После этих процедур необходимо проверить герметичность системы, залив в неё воду.

        Затем наступает этап фиксации медного листа. Вся сложность процесса заключается в том, что каждая медная трубка должна быть припаяна к листу по всей длине. Это необходимо для эффективной передачи тепла от подложки к теплоносителю. Облегчить работу можно при наличии припоя-проволоки и газового паяльника. Достаточно отрезать припой требуемой длины, положить его в месте прилегания листа к трубке и прогреть газовой горелкой.

        Важно: пропаивать следует с обеих сторон трубки.

        Обратите внимание на то, что при правильной подгонке медный лист должен прилегать к латунной трубе. В этом месте их тоже следует спаять.

        Окраска или чернение

        Если вам удалось найти термоустойчивую краску, то вопросов не возникнет. А для химического чернения требуется сделать «Серную печень». Для этого в равных количествах следует смешать соду и серу, а затем на медленном огне сплавить их в железной посуде.

        Работу необходимо проводить на открытом воздухе или при хорошей вытяжке. Смесь постоянно помешивают. Вся реакция занимает примерно четверть часа. Готовый реактив должен быть оранжево-жёлтого цвета. Его следует охладить и сразу же растворить в 4-х литрах воды.

        Важно: работу проводить в защитных очках и резиновых перчатках!

        Раствор «Серной печени» сохраняется плохо, поэтому использовать его необходимо сразу. Для этого обезжириваем ацетоном поверхность листа и труб и располагаем её в горизонтальной плоскости. Теперь заливаем раствор между трубками и обрабатываем кисточкой, при необходимости. Реакция образования чёрного сульфида меди должна пройти в течение 4-6 минут.

        Для обработки всей площади сразу 4-х литров не хватит. Поэтому чернение следует проводить в 3-4 захода.

        После окончания работ конструкцию необходимо промыть под проточной водой и высушить. Образовавшаяся на поверхности плёнка сульфида меди не смывается и выдерживает нагрев до 230°С.

        На лист фанеры укладываем металлическую конструкцию и размечаем места для крепления деревянных брусков. Учтите, что в двух местах необходимо оставить просвет для входа холодной воды и выхода горячей. Бруски удобно крепить саморезами с обратной стороны фанеры. Для усиления абсорбера с тыльной стороны пришейте такие же бруски. В противном случае, конструкция будет «играть».

        После монтажа каркаса на дно укладываем и фиксируем теплоизолятор. Базальтовый картон очень удобен, но можно использовать и любую минеральную вату.

        Важно: использование пенополимеров не допускается. Практически все широкодоступные пенопласты размягчаются при температуре выше 80°С.

        Сверху укладывается медно-латунная конструкция. Фиксировать её лучше всего «внатяжку», оцинкованными хомутами за латунные трубы к горизонтальным (длинным) рейкам.

        Важно: между трубой и хомутом необходимо проложить паронит. Расстояние между брусками и краями конструкции не должно превышать 1 см. А в этот просвет требуется вставить термоизолятор.

        Последний этап – подключение патрубков для воды и укладка стекла. Для укладки стекла в брусках выбирается паз с помощью фрезы или рубанка. Стекло фиксируется штапиком, а щели ликвидируют оконной замазкой.

        Суммарный объём всех медных трубок абсорбера 33 х (60 х 1,122 х π) ≈ 7,2 л. Дополнительно ещё около 2,5 л воды находится в латунных трубах.

        Применение К-стекла предпочтительнее, так как оно обладаем очень полезным свойством – пропускает тепло внутрь и не выпускает его наружу. По сравнению с обычным стеклом, его теплоизоляция на 40% выше.

        В ясный летний день сделанный абсорбер способен за час нагреть до 95°С около 80 л воды. Для любой семьи этого хватит с избытком.

        Зимой такой коллектор тоже сможет работать. Но для предотвращения разморозки системы необходимо устанавливать систему подогрева.

        Смотрите еще:

        • Договор на перевозку материальных ценностей Договор перевозки груза - существенные условия, образец Договор перевозки груза регулирует обязательственные отношения между сторонами соглашения по вопросам территориального перемещения материальных ценностей или иных вещей. Ознакомиться с образцом договора перевозки груза и […]
        • Бланк заявления паспорта рф Заявление на получение паспорта РФ впервые в 14 лет Когда ребенку исполняется четырнадцать лет, его главным документом становится паспорт вместо свидетельства о рождении. Каждому подростку, который достиг 14 лет, является гражданином России и проживает на территории РФ, […]
        • Отпуск за прошлые года приказ Согласно графику отпусков по предприятию на 2017 год один работник использовал только 14 дней отпуска, а второй ни одного дня в отпуске не был. Обязательно ли работникам оформлять заявления о переносе отпусков на 2018 год? Если у работников рабочие периоды с ноября 2016 года по […]
        • Оформить загранпаспорт красноярск Отделения Управления по вопросам миграции г. Красноярска, оформляющие загранпаспорта нового образца на 10 лет Управление по вопросам миграции Красноярского Края - г. Красноярск ул. Дзержинского, д.18 сайт: www.24.mvd.ru/ms ; р.т. 245-92-90; 245-94-98; 274 -53-19 – […]
        • Рязань нотариус по наследству Нотариусы по наследству рязань адреса график работы Нотариусы города Рязань Рязань, Советский округ, ул. Фрунзе, 7 +7 (4912) 44-64-72 Нотариальные услуги Нотариальная контора Рязань, Железнодорожный округ, ул. Дзержинского, 73 +7 (4912) 76-65-19 +7 (4912) 75-39-02 Нотариальные […]
        • Разработка уроков правила дорожного движения Конспект урока по ПДД "Дорожная грамота"; 1-4 класс Задачи: 1. Формирование знаний и умений по основам безопасности жизнедеятельности. 2. Развитие познавательных процессов. 3. Совершенствование физических качеств. 4. Развитие интереса к дорожной азбуке. Цели: 1. Воздействие […]
        • Алексеев сергей дмитриевич нотариус Алексеев сергей дмитриевич нотариус Нотариус ЗАО Мороз Марина Александровна г. Москва, м. Багратионовская; Барклая ул, 13, к. 2 т. +7 (495) 142-33-35 Нотариус ЗАО Мельникова Елена Анатольевна г. Москва, м. Вернадского проспект; Вернадского просп., 41, стр.1 т. +7 (495) […]
        • Федеральный закон малоимущие Федеральный закон малоимущие О государственной социальной помощи О государственной социальной помощи (с изменениями на 7 марта 2018 года) ____________________________________________________________________ Документ с изменениями, внесенными: Федеральным законом от 22 августа […]