Сонячний колектор і його пристрій

Як відомо, ресурси енергії сонця невичерпні, чого не скажеш про запаси твердих, рідких або газоподібних видах палива. Застосування сонячного випромінювання не завдає шкоди навколишньому середовищу і економить кошти у господарів заміських будинків. Для того, щоб скористатися таким подарунком природи, можна купити готовий комплект обладнання або детально вивчити пристрій сонячного колектора і зробити його своїми руками з недорогих засобів, що знаходяться під рукою.

Що досягає поверхні землі потік сонячних променів має потужність, приблизно складову 1000 - 1200 Вт на 1 м . Звичайно, цей параметр відносний, на нього впливають кліматичні умови, хмарність, рельєф, час року і безліч інших факторів, однак, при правильному використанні сонячної енергії можливо повністю забезпечити гарячою водою і теплом заміське будова.

Альтернативна енергетика та її засоби

Незважаючи на те, що геліоустановки, що використовуються для обігріву та акумуляції енергії сонця, мають відмінності в конструкції, всі вони виконують однакові функції. Їх призначення - збір і перетворення сонячної енергії в теплову. Навіть якщо за вікном похмуро, сонячний колектор може показати чудеса продуктивності.

Робота сонячного колектора підпорядковується простим законам фізики. Промені сонця потрапляють в замкнутий простір, перетворюються в теплову енергію і накопичуються, адже вийти назад немає ніякої можливості. Навіть якщо врахувати часткові енергетичні втрати безпосередньо в колекторі, трубопроводах і акумуляторної установки, схема опалення з ККД, приблизно рівним 60%, може гідно конкурувати з більш поширеними видами опалення (повітряне, водяне).

У північних країнах сонячні колектори, встановлені на так званих «сонячних будинках», забезпечують до 50% потреб в тепловій енергії.

Їх доповнюють печі або каміни на деревині. В якості стимуляторів термічних геліоустановок, що забезпечують теплом будинку, орієнтовані щодо сторін світла, використовуються насоси. Споживання електроенергії таких насосів становить менш ніж 400 кВт / год на рік.

Види сонячних колекторів

Мобільні акумуляторні перетворювачі сонячної енергії. В їх число входять апарати, які здатні повертатися своїми дзеркалами щодо руху сонця. Такі колектори досить ефективні, але не затребувані через свою високу вартість.

Колектори-концентратори повітряні, робота яких заснована на такому явищі як «парниковий ефект». Інфрачервоні промені, проникаючі через плівку ПВХ, скло або полікарбонатну площину, поглинаються в теплоприемник. Теплоприемник, нагріваючись, віддає тепло повітрю під плівкою. Потім гаряче повітря використовують для опалення приміщення.

плоскі колектори, що представляють собою засклений ящик чорного кольору, який збирає промені під кутом 30 - 35 . Робота такого сонячного колектора обмежується тривалістю дня, а ефективність залежить від прийнятої випромінювання площі і займаного положення (вертикального або похилого). Схема пристрою системи опалення, заснована на плоских колекторах, найдешевша і найбільш поширена.

Колектори трубчасті. Такі пристрої характерні чорними трубками, заповненими теплоносієм. Циркуляція теплоносія відбувається за рахунок різниці температур колектора і холодної частини накопичувача знизу. Круглі труби на відміну від плоских деталей мають велику площу поверхні, що поглинає світло.

Колектори вакуумні. Вони є різновидом трубчастих колекторів. Конструкція характерна скляними трубками, всередині яких розташовуються чорні трубки з теплоносієм. Зазор між склом і трубкою чорного кольору заповнений вакуумом, який виконує теплоізоляційні функції. Схема роботи вакуумного сонячного колектора має такий вигляд, де:

• 1. трубки з теплоносієм;
• 2. ізоляційний корпус;
• 3. відбивач;
• 4. жорстка рама;
• 5, 6. ємності з холодною і гарячою водою.

Концентратори випромінювання сонця, оснащені рефлекторами, які фокусують сонячні промені. Дзеркала і відбивачі, які концентрують енергію сонця, збільшують щільність і потужність потоку. За рахунок цього зявляється можливість зменшити займану площу елемента, що приймає сонячне випромінювання. З метою збільшення продуктивності установки обладнуються стежать за рухом сонця датчиками.

Простий дачний сонячний колектор

Його можна зробити зі звичайної металевої бочки обємом 100 - 200 л. Її встановлюють на дах. Якщо такий апарат поставити з південного боку даху на поверхню, покриту блискучим листом з металу, то це дозволить отримувати приблизно 0,1 м розігрітій до 60 С води в день. Поверхня бочки відмінно висвітлюється променями сонця, а мала площа повітряного теплообміну дозволяє домогтися ККД, аналогічного заводських налаштувань.

До недоліків сонячного колектора, зробленого з бочки, можна віднести можливість застосування тільки в районах з чистою екологією, розташованих далеко від заводів, фабрик, автомобільних магістралей або аеропортів. Такі агрегати неефективні в зимовий час і в вітряну погоду.

Колектор з змійовика від старого холодильника

Змійовик старого холодильника може послужити основою для досить ефективної геліоустановки. Крім цього буде потрібно:

• фольга;
• Скло;
• килимок з гуми;
• рейки для каркаса.

Порядок робіт.

1. Змійовик повністю очищається від фреону, і навколо нього за допомогою рейок споруджується каркас. Точний розмір каркаса залежить від габаритів робочої поверхні пристрою, тобто від того, яку марку має зламаний холодильник. Гумовий килимок підганяється під розмір каркаса, в якому вільно розміщується змійовик.
2. Дно каркаса, покрите гумовим килимком, покривається шаром фольги.
3. За допомогою хомутів, які можна зняти все з того ж холодильника, змійовик фіксується всередині готової конструкції. Хомути кріпляться за допомогою гвинтів.
4. У каркасі дрилем свердлити отвори для виведення трубок від змійовика.
5. Дно вийшла конструкції сонячного колектора додатково зміцнюється рейками, прибитими зі зворотного боку.
6. Зверху встановлюється скло. Взяти його можна зі старої рами. По всьому периметру каркаса скло фіксується скотчем або декількома шурупами.

Виготовлену конструкцію сонячного колектора монтують на південному боці даху. Найбільш оптимальний кут нахилу складає 35 °. Такий ухил дозволить запобігти накопиченню опадів на скляній поверхні колектора. Також установку можна поставити у дворі, виготовивши для неї похилі опори.

Схема пристрою такого колектора має такий вигляд, де:

• 1. труба для переміщення гарячої води;
• 2. кран скидання тиску;
• 3. трубопровід подачі нагрітої води;
• 4. арматура запірна;
• 5. кран підживлення;
• 6, 7. трубопровід з холодною водою;
• 8. розвантажувальний кран для зливу.

Геліоустановка зєднується за допомогою трубопроводу з ємністю-накопичувачем гарячої води. Нагріта вода, що має меншу щільність, ніж холодна, з колектора самопливом переміщається в накопичувач. Як правило, в якості накопичувача використовується бак або бочка, встановлена на даху або землі і закрита кришкою, яка оснащена краном скидання тиску. Інша труба, обладнана запірним краном, виходить з ємності-накопичувача і доставляє холодну воду в колектор.

У такій системі замкнутого типу вода циркулює, охолоджуючись і потім знову нагріваючись. Гаряча вода, що має меншу щільність, направляється в ємність, а через нижню частину холодна щільніша вода надходить назад в колектор.
Колектор з труб, скла і утеплювача

Насамперед збирається короб під колектор. Для цього можна застосувати фанеру, дерево або метал. Розмір короба безпосередньо впливає на його ємність, тобто, чим більший розмір має короб, тим більше води зможе нагріти сонячний колектор.
На прикладі буде розглянуто виготовлення короба з товстої фанери, що має наступні розміри:

• висота - 1700 мм;
• ширина - 1000 мм;
• товщина короба - 200 мм.

Для виконання робіт потрібні:

• водопровідні труби 16 мм і товщиною стінки 1,5 мм;
• саморізи;
• силікон сантехнічний;
• 2 різьблення розміром 1 дюйм;
• лист фанери товщиною 12 мм;
• бруски 50 х 50 мм;
• мінеральна вата (утеплювач);
• лист оцинкованої сталі;
• рейки довжиною 1700 мм - 2 шт;
• рейки довжиною 1000 мм - 2 шт;
• скло товщиною понад 10 мм 950 х 1650 мм;
• шуроповерт;
• лобзик;
• ножиці по металу.

Інструкція.

1. Лист фанери розмічається і розпилюється лобзиком. Необхідно отримати лист, який має такі розміри: висота - 1700 мм, ширина - 1000 мм.
2. Розкроюються і випіліваются ще дві частини з фанери з розмірами 1700 х 200 мм і 1000 х 200 мм. У підсумку вийде основа для короба.
3. У кутах листа розміром 1000 х 1700 мм за допомогою саморізів кріпляться чотири бруска, що мають висоту 190 мм. Отримана конструкція повинна нагадувати стіл на маленьких «ніжках».
4. Ніжки зєднуються між собою в прямокутник за допомогою саморізів і ще 4-х шматків бруса. Шматки бруса кріпляться таким чином, щоб їх ребра щільно лежали на великому фанерному аркуші.
5. На дно короба укладається шар мінеральної вати, а зверху - оцинкований лист сталі. Лист вирізається з таким розрахунком, щоб він входив в короб і краю бруса залишалися вільними.
6. пристрій радіатора з труб. Металеві труби можна зєднати на різьбі, але, щоб уникнути протікання, краще їх зварити газозварюванням. У разі, якщо в наявності немає газосварки, то можна звернутися за допомогою в найближчий зварювальний цех. Отриманий радіатор повинен бути наступних розмірів: висота - 1550 мм, ширина - 850 мм, зазор між трубами - 20 - 30 мм. Вся конструкція має форму змійовика з двома кінцями (вихідний і вхідний отвори), оснащеними нарізними сполученнями і виходять за межі короба.
7. Внутрішня частина бруса, лист оцинкованої сталі і радіатор фарбуються фарбою чорного кольору.
8. Зверху на короб за допомогою силікону, нанесеного на брус, кріпиться скло. Можна також нанести силікон зверху скла і відкритого бруса і притиснути його рейками з дерева. Кінці рейок для більш кращої стикування завчасно зрізаються під кутом 45 .
9. Рейки кріпляться до бруса за допомогою саморізів.

От і все. Колектор готовий.

Колектор потрібно встановлювати в таких місцях, де на нього буде падати найбільшу кількість сонячних променів.

Залишається тільки підключити воду і зробити в колекторі відведення лінії на споживача.

Зробивши все правильно, буде забезпечено отримання гарячої води прямо з колектора зробленого своїми руками. Для збільшення кількості отриманої води, можна зробити 2 або 3 колектора і компенсатор.

Як компенсатора може використовуватися звичайна металева бочка на 200 л, яка розміщується поблизу колекторів і ретельно теплоізолюється.

Крім значного зменшення витрат на опалення у сонячних колекторів, зроблених своїми руками, є ще один значний плюс: їх можна зібрати з наявних під рукою матеріалів, доплативши лише за те, чого не вистачає.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!