Hur man gör en solfångare för uppvärmning med egna händer: en steg-för-steg-guide

Ökningen av kostnaderna för traditionella energikällor uppmuntrar privata husägare att leta efter alternativa alternativ för att värma sina hem och värma vatten.Håller med, den ekonomiska komponenten i frågan kommer att spela en viktig roll när du väljer ett värmesystem.

En av de mest lovande metoderna för energiförsörjning är omvandlingen av solstrålning. För detta ändamål används solsystem. Att förstå principen för deras design och funktionsmekanismen, att göra en solfångare för uppvärmning med egna händer kommer inte att vara svårt.

Vi kommer att berätta om designegenskaperna hos solsystem, erbjuda ett enkelt monteringsschema och beskriva de material som kan användas. Arbetets stadier åtföljs av visuella fotografier, materialet kompletteras med videor om skapandet och driftsättningen av en hemmagjord samlare.

Funktionsprincip och designegenskaper

Moderna solsystem är en av de typer av alternativa källor tar emot värme. De används som extra värmeutrustning som omvandlar solstrålning till energi som är användbar för husägare.

De kan till fullo tillhandahålla varmvattenförsörjning och uppvärmning under den kalla årstiden endast i de södra regionerna. Och bara om de upptar ett tillräckligt stort område och installeras i öppna områden som inte skuggas av träd.

Trots det stora antalet sorter är deras funktionsprincip densamma. Några solsystem Det är en krets med ett sekventiellt arrangemang av enheter som levererar termisk energi och överför den till konsumenten.

De huvudsakliga arbetselementen är solpaneler baserade på fotoceller eller solfångare. Teknologi solgeneratoraggregat på fotografiska plattor är något mer komplicerat än på en rörformig uppsamlare.

I den här artikeln kommer vi att titta på det andra alternativet - ett solfångarsystem.

Solfångare fungerar fortfarande som extra energileverantörer. Det är farligt att helt byta hemvärme till ett solsystem på grund av oförmågan att förutse ett tydligt antal soliga dagar

Kollektorer är ett system av rör kopplade i serie till utgångs- och ingångsledningarna eller utlagda i form av en spole. Processvatten, luftflöde eller en blandning av vatten och någon form av icke-frysande vätska cirkulerar genom rören.

Cirkulationen stimuleras av fysiska fenomen: avdunstning, förändringar i tryck och densitet från övergången från ett aggregationstillstånd till ett annat, etc.

Funktionsprincipen för solfångare är baserad på mottagande och ackumulering av solenergi som tillförs kylvätskan (+)

Uppsamling och ackumulering av solenergi utförs av absorbatorer. Detta är antingen en solid metallplatta med en svärtad yttre yta, eller ett system av individuella plattor fästa på rör.

För tillverkning av den övre delen av kroppen används locket, material med hög förmåga att överföra ljus. Detta kan vara plexiglas, liknande polymermaterial, härdade typer av traditionellt glas.

För att eliminera energiförlust placeras värmeisolering i lådan på baksidan av enheten

Det måste sägas att polymermaterial inte tolererar påverkan av ultravioletta strålar ganska bra.Alla typer av plast har en ganska hög värmeutvidgningskoefficient, vilket ofta leder till tryckavlastning av höljet. Därför bör användningen av sådana material för tillverkning av samlarkroppen begränsas.

Vatten som kylvätska kan endast användas i system som är konstruerade för att ge extra värme under hösten/våren. Om du planerar att använda solsystemet året runt, innan det första köldknäppet, byt processvattnet till en blandning av det och frostskyddsmedel.

Luftsolsystem använder luft som kylvätska. Kanaler för dess rörelse kan tillverkas av vanliga korrugerade plåtar (+)

Om en solfångare installeras för att värma en liten byggnad som inte har någon koppling till den autonoma uppvärmningen av stugan eller med centraliserade nätverk, konstrueras ett enkelt enkelkretssystem med en värmeanordning i början.

Kedjan inkluderar inte cirkulationspumpar och värmeanordningar. Systemet är extremt enkelt, men det kan bara fungera under soliga somrar.

När en samlare ingår i en dubbelkrets teknisk struktur är allt mycket mer komplicerat, men antalet dagar som är lämpliga för användning ökas avsevärt. Kollektorn bearbetar endast en krets. Den dominerande belastningen placeras på huvudvärmeenheten, driven på el eller någon typ av bränsle.

För att göra en solfångare kan du använda en färdig krets, du kan bygga din egen pilotmodell och testa den i praktiken (+)

Trots det direkta beroendet av solenheters prestanda på antalet soliga dagar är de efterfrågade, och efterfrågan på solenheter ökar stadigt. De är populära bland folkhantverkare som försöker kanalisera alla typer av naturlig energi till användbara kanaler.

Klassificering enligt temperaturkriterier

Det finns ett ganska stort antal kriterier enligt vilka vissa solsystemdesigner klassificeras. Men för enheter som kan tillverkas med egna händer och användas för varmvattenförsörjning och uppvärmning, skulle det mest rationella alternativet vara att separera dem efter typ av kylvätska.

Så, system kan vara vätska och luft. Den första typen är oftare tillämplig.

Dessutom används ofta en klassificering baserat på den temperatur till vilken arbetskomponenterna i kollektorn kan värmas:

1. Låg temperatur. Alternativ som kan värma kylvätskan upp till 50ºС. De används för att värma vatten i bevattningstankar, i badkar och duschar på sommaren och för att förbättra bekväma förhållanden på svala vår-höstkvällar.
2. Medeltemperatur. Ge en kylvätsketemperatur på 80ºС. De kan användas för att värma rum. Dessa alternativ är mest lämpliga för inredning av privata hem.
3. Hög temperatur. Kylvätsketemperaturen i sådana installationer kan nå upp till 200-300ºС. De används i industriell skala, installerade för uppvärmning av produktionsverkstäder, kommersiella byggnader etc.

Högtemperatursolsystem använder en ganska komplex process för att överföra termisk energi. Dessutom upptar de en imponerande mängd utrymme, som de flesta av våra älskare av livet på landet inte har råd med.

Tillverkningsprocessen är arbetskrävande och implementeringen kräver specialutrustning. Det är nästan omöjligt att göra en sådan version av ett solsystem på egen hand.

Det är ganska svårt att göra solpaneler med hög temperatur med hjälp av solceller hemma

Handgjord grenrör

Att göra en solcellsenhet med dina egna händer är en fascinerande process som ger många fördelar. Tack vare det kan du rationellt använda fri solstrålning och lösa flera viktiga ekonomiska problem. Låt oss titta på detaljerna för att skapa en plattkollektor som levererar uppvärmt vatten till värmesystemet.

DIY material

Det enklaste och mest prisvärda materialet för självmontering av en solfångarkropp är ett träblock med en skiva, plywood, OSB-skivor eller liknande alternativ. Som ett alternativ kan du använda en stål- eller aluminiumprofil med liknande plåt. Ett metallfodral kommer att kosta lite mer.

Material ska uppfylla kraven för konstruktioner som används utomhus. Livslängden för en solfångare varierar från 20 till 30 år.

Detta innebär att material måste ha en viss uppsättning prestandaegenskaper som gör att strukturen kan användas under hela dess livslängd.

Det billigaste och enklaste alternativet för material för tillverkning av kroppen är användningen av timmer och spånskivor

Om kroppen är gjord av trä, kan materialets hållbarhet säkerställas genom impregnering med vattenpolymeremulsioner och beläggning med färger och lacker.

Grundprincipen som bör följas vid design och montering av en solfångare är tillgången på material vad gäller pris och tillgänglighet. Det vill säga, de kan antingen hittas på den öppna marknaden eller tillverkas oberoende av tillgängliga material.

Nyanser av värmeisolering

För att förhindra förlust av värmeenergi installeras isoleringsmaterial i botten av lådan. Detta kan vara polystyrenskum eller mineralull. Modern industri producerar ett ganska omfattande utbud av isoleringsmaterial.

För att isolera lådan kan du använda folieisoleringsalternativ. På så sätt är det möjligt att åstadkomma både värmeisolering och reflektion av solljus från folieytan.

Om styvt skum eller expanderad polystyrenskiva används som isoleringsmaterial, kan spår skäras för att passa spolen eller rörsystemet. Vanligtvis placeras kollektorabsorbatorn ovanpå värmeisoleringen och fast fäst vid botten av huset på ett sätt som beror på det material som används vid tillverkningen av huset.

Värmeisolering tjänar till att minska värmeenergiförlusten genom husets botten. Det är irrationellt att tillverka en enhet i ett metallhölje utan värmeisolering (+)

Solfångare kylfläns

Detta är ett absorberande element. Det är ett system av rör där kylvätskan värms upp och delar som oftast är gjorda av kopparplåt. De optimala materialen för tillverkning av en kylfläns anses vara kopparrör.

Hemhantverkare har uppfunnit ett billigare alternativ - en spiralvärmeväxlare gjord av polypropenrör.

En intressant budgetlösning är en solsystemabsorbator gjord av ett flexibelt polymerrör. Lämpliga beslag används för att ansluta till enheterna vid inlopp och utlopp.Valet av tillgängliga material som en solfångarvärmeväxlare kan tillverkas av är ganska brett. Detta kan vara värmeväxlaren till ett gammalt kylskåp, vattenrör av polyeten, radiatorer i stålpaneler, etc.

Ett viktigt kriterium för effektivitet är värmeledningsförmågan hos materialet som värmeväxlaren är gjord av.

För egenproduktion är koppar det bästa alternativet. Den har en värmeledningsförmåga på 394 W/m². För aluminium varierar denna parameter från 202 till 236 W/m².

Kopparrör anses vara det mest optimala alternativet för tillverkning av en kylfläns när det gäller termiska egenskaper och slitstyrka

Den stora skillnaden i termisk konduktivitetsparametrar mellan koppar- och polypropenrör betyder dock inte att en värmeväxlare med kopparrör kommer att producera hundratals gånger större volymer varmvatten.

Under lika förhållanden kommer prestandan hos en värmeväxlare gjord av kopparrör att vara 20% effektivare än prestanda hos metall-plastalternativ. Så värmeväxlare gjorda av polymerrör har rätt till liv. Dessutom kommer sådana alternativ att vara mycket billigare.

Oavsett rörmaterial måste alla anslutningar, både svetsade och gängade, tätas. Rören kan placeras antingen parallellt med varandra eller i form av en spole.

Den spolliknande kretsen minskar antalet anslutningar - detta minskar sannolikheten för läckor och säkerställer ett mer enhetligt flöde av kylvätska.

Ovansidan av lådan där värmeväxlaren är placerad är täckt med glas.Som ett alternativ kan du använda moderna material, till exempel en akrylalog eller monolitisk polykarbonat. Det genomskinliga materialet kanske inte är slätt, utan räfsigt eller matt.

I den klassiska versionen är lådan med uppsamlaren stängd med härdat glas, plexiglas, polykarbonat eller liknande material. Hantverkare har lärt sig att använda polyeten istället för glas

Denna behandling minskar materialets reflektionsförmåga. Dessutom måste detta material motstå betydande mekaniska belastningar.

I industriella prover av sådana solsystem används speciellt solglas. Detta glas kännetecknas av en låg järnhalt, vilket säkerställer lägre förluster av värmeenergi.

Förvaringstank eller främre kammare

Varje behållare med en volym från 20 till 40 liter kan användas som lagringstank. En serie av lite mindre tankar sammankopplade med rör i en seriekedja duger. Det rekommenderas att isolera lagringstanken, eftersom Vatten som värms upp av solen i en behållare utan isolering kommer snabbt att förlora värmeenergi.

Faktum är att kylvätskan i solvärmesystemet måste cirkulera utan ackumulering, eftersom Den termiska energin som tas emot från den måste förbrukas under mottagningsperioden. Förrådstanken fungerar snarare som en distributör av uppvärmt vatten och en främre kammare som upprätthåller tryckstabiliteten i systemet.

Förrådstanken i solsystem fungerar som en vattenfördelare och en reservoar som håller trycket (+)

Stadier av montering av solsystem

Efter att ha tillverkat uppsamlaren och förberett alla ingående strukturella delar av systemet, kan du börja direktinstallationen.

Ett av alternativen för att konstruera en spole gjord av polypropenrör med kopplingar och tees hjälper dig att snabbt montera en solfångare (+)

Arbetet börjar med installationen av en främre kamera, som i regel är placerad på högsta möjliga punkt: på vinden, fristående torn, överfart etc.

Under installationen bör det beaktas att efter att ha fyllt systemet med flytande kylvätska kommer denna del av strukturen att ha en imponerande vikt. Därför bör du se till att taket är pålitligt eller förstärka det.

Efter att ha installerat behållaren, börja installera uppsamlaren. Detta strukturella element i systemet är beläget på södra sidan. Lutningsvinkeln i förhållande till horisonten bör vara från 35 till 45 grader.

Efter att ha installerat alla element är de bundna med rör och ansluter dem till ett enda hydraulsystem. Hydraulsystemets täthet är ett viktigt kriterium för vilken effektiv drift av solfångaren beror.

Enligt monteringsschemat för ett solsystem för att leverera vatten till en sommardusch kan du bygga en struktur för att värma vatten för bevattning eller skapa bekväma förhållanden på svala kvällar (+)

För att ansluta strukturella element till ett enda hydraulsystem används rör med en diameter på en och en halv tum. Den mindre diametern används för att konstruera tryckdelen av systemet.

Systemets tryckdel hänvisar till tillförseln av vatten i den främre kammaren och utmatningen av det uppvärmda kylmediet till värme- och varmvattenförsörjningssystemet. Resten monteras med hjälp av rör med större diameter.

För att förhindra förlust av värmeenergi bör rören isoleras noggrant.För detta ändamål kan du använda polystyrenskum, basaltull eller folieversioner av moderna isoleringsmaterial. Förrådstanken och den främre kammaren är också föremål för isoleringsproceduren.

Det enklaste och mest prisvärda alternativet för värmeisolering av en lagringstank är att bygga en låda av plywood eller brädor runt den. Utrymmet mellan lådan och behållaren ska fyllas med isoleringsmaterial. Det kan vara slaggull, en blandning av halm och lera, torrt sågspån m.m.

Solfångarsystemet är installerat så att solfångarna är placerade på den mest upplysta sidan av huset eller platsen (+)

Testa före driftsättning

Efter att ha installerat alla element i systemet och isolerat en del av strukturerna kan du börja fylla systemet med flytande kylvätska. Den första påfyllningen av systemet bör göras genom röret som är placerat i botten av grenröret.

Det vill säga fyllning utförs från botten till toppen. Tack vare sådana åtgärder kan eventuell bildning av luftstopp undvikas.

Vatten eller annan flytande kylvätska kommer in i den främre kammaren. Processen att fylla systemet slutar när vatten börjar rinna från dräneringsröret i den främre kammaren.

Med hjälp av en flottörventil kan du justera den optimala vätskenivån i den främre kammaren. Efter att systemet har fyllts med kylvätska börjar det värmas upp i kollektorn.

Temperaturstegringsprocessen sker även i molnigt väder. Den uppvärmda kylvätskan börjar stiga till den övre delen av lagringstanken. Processen med naturlig cirkulation sker tills temperaturen på kylvätskan som kommer in i kylaren är lika med temperaturen på kylvätskan som lämnar kollektorn.

När vatten rinner in i hydraulsystemet aktiveras flottörventilen i den främre kammaren. På så sätt kommer en konstant nivå att upprätthållas. I det här fallet kommer det kalla vattnet som kommer in i systemet att placeras i den nedre delen av lagringstanken. Processen att blanda kallt och varmt vatten sker praktiskt taget inte.

I det hydrauliska systemet är det nödvändigt att sörja för installation av avstängningsventiler som förhindrar omvänd cirkulation av kylvätska från uppsamlaren till lagringstanken. Detta inträffar när den omgivande temperaturen sjunker lägre än kylvätsketemperaturen.

Sådana avstängningsventiler används vanligtvis på natten och kvällen.

Varmvattenförsörjning till förbrukningsställen utförs med hjälp av standardblandare. Det är bättre att inte använda konventionella enkla kranar. Vid soligt väder kan vattentemperaturen nå upp till 80°C - det är obekvämt att använda sådant vatten direkt. Således kommer blandare att avsevärt spara varmt vatten.

Prestandan hos en sådan solvärmare kan ökas genom att lägga till ytterligare kollektorsektioner. Designen gör att du kan montera från två till ett obegränsat antal stycken.

Solsystemets prestanda höjs genom att fler solfångare installeras

Denna solfångare för värme och varmvattenförsörjning bygger på principen om växthuseffekten och den så kallade termosifoneffekten. Växthuseffekten används i utformningen av värmeelementet.

Solens strålar passerar obehindrat genom det transparenta materialet i den övre delen av kollektorn och omvandlas till värmeenergi.

Termisk energi hamnar i ett trångt utrymme på grund av kollektorsektionens täthet. Termosifoneffekten används i ett hydrauliskt system när den uppvärmda kylvätskan stiger uppåt, förskjuter den kalla kylvätskan och tvingar den att flytta in i värmezonen.

Tack vare termosifoneffekten sker en stabil och kontinuerlig naturlig cirkulation av kylvätska i systemet

Solfångarens prestanda

Det huvudsakliga kriteriet som påverkar solsystemens prestanda är solstrålningens intensitet. Mängden potentiellt användbar solstrålning som faller på ett visst territorium kallas insolation.

Mängden instrålning i olika delar av världen varierar ganska mycket. Det finns speciella tabeller för att bestämma de genomsnittliga indikatorerna för detta värde. De visar den genomsnittliga solinstrålningen för en viss region.

Data om solinstrålning i en viss region kan erhållas från speciella kartor och tabeller (+)

Förutom mängden solinstrålning påverkas systemets prestanda av värmeväxlarens område och material. En annan faktor som påverkar systemets prestanda är volymen på lagringstanken. Den optimala tankkapaciteten beräknas baserat på arean av samlaradsorbatorerna.

I fallet med en plattsamlare är detta den totala ytan av rören som finns i uppsamlarlådan. Detta värde är i genomsnitt lika med 75 liter tankvolym per m² uppsamlingsrörarea. Lagringstanken är en slags värmeackumulator.

Priser för fabriksenheter

Lejonparten av de finansiella kostnaderna för konstruktionen av ett sådant system faller på tillverkningen av samlare. Detta är inte förvånande, även i industriella modeller av solsystem kommer cirka 60% av kostnaden från detta strukturella element. Finansiella kostnader kommer att bero på valet av ett visst material.

Det bör noteras att ett sådant system inte kan värma upp rummet; det hjälper bara till att spara på kostnaderna genom att hjälpa till att värma upp vattnet i värmesystemet. Med tanke på de ganska stora energikostnaderna som går åt till att värma vatten, minskar en solfångare integrerad i värmesystemet avsevärt sådana kostnader.

Solfångaren integreras ganska enkelt i värme- och varmvattenförsörjningssystemet (+)

Ganska enkla och prisvärda material används för dess tillverkning. Dessutom är denna design helt energioberoende och kräver inget tekniskt underhåll. Skötsel av systemet handlar om periodisk inspektion och rengöring av uppsamlingsglaset från smuts.

Ytterligare information om hur du organiserar solvärme i huset presenteras i Denna artikel.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Tillverkningsprocess för en grundläggande solfångare:

Hur man monterar och driftsätter ett solsystem:

Naturligtvis kommer en egentillverkad solfångare inte att kunna konkurrera med industriella modeller. Med hjälp av tillgängliga material är det ganska svårt att uppnå den höga effektivitet som industriell design har. Men de ekonomiska kostnaderna blir mycket lägre jämfört med att köpa färdiga installationer.

Ändå, hemgjorda solvärmesystem kommer att avsevärt öka komfortnivån och minska kostnaderna för energi som genereras av traditionella källor.

Har du erfarenhet av att bygga en solfångare? Eller har du fortfarande frågor om materialet som presenteras? Dela gärna information med våra läsare. Du kan lämna kommentarer i formuläret nedan.