Serbest güneş enerjisi kullanmak, özel bir evi ısıtmak için harcanan yakıt ve elektrikten tasarruf etmenin iyi bir yoludur. Güneş sistemlerinin yoğun kullanımı, ısı alıcılarının ve ilgili ekipmanların - depolama tankı, sirkülasyon pompası, elektronik kontrol ünitesi ve diğer bağlantı parçaları - yüksek fiyatıyla engellenir. Maliyetleri azaltmanın tek yolu, ucuz malzemelerden kendi ellerinizle bir güneş kolektörü yapmak ve standart bir çemberleme şeması oluşturmaktır.
Güneş ısıtıcılarının çalışma prensibi
Ev yapımı bir güneş sistemi üretimine başlamadan önce, fabrikada üretilen güneş kolektörleri - hava ve su - cihazını keşfetmeye değer. Birincisi binaların doğrudan ısıtılması için kullanılır, ikincisi su ısıtıcıları veya donmayan soğutma suyu - antifriz olarak kullanılır.
Referans. Hava tesisatları sınırlı işlevsellik nedeniyle çok popüler değildir. Güneş enerjili su ısıtıcıları daha fazla talep görmektedir, çünkü açık havuzlarda ısıtma, sıcak su sağlayabilir ve sıcaklıkları yükseltebilirler.
Güneş sisteminin ana unsuru, 3 versiyonda sunulan güneş kolektörünün kendisidir:
- Düz su ısıtıcısı. Aşağıdan yalıtılmış, kapalı bir kutu. İçinde bir bakır bobinin sabitlendiği bir metal levhadan yapılmış bir ısı emici (emici) var. Üst kısmı dayanıklı camla kaplıdır.
- Hava ısıtıcı manifoldunun tasarımı önceki versiyona benzer, sadece fan tarafından dolaştırılan hava soğutucu yerine tüplerden dolaşır.
- Boru şeklindeki vakum manifoldunun cihazı temel olarak düz modellerden farklıdır. Aparat, bakır boruların yerleştirildiği dayanıklı cam şişelerden oluşur. Uçları 2 karayoluna bağlanır - besleme ve geri dönüş, şişelerden gelen hava dışarı pompalanır.
İlave. Cam şişelerin sıkıca kapatıldığı ve düşük sıcaklıkta buharlaşan özel bir madde ile doldurulduğu başka bir tür elektrikli su ısıtıcısı vardır. Buharlaşma sırasında, gaz suya aktarılan büyük miktarda ısıyı emer. Isı transferi sürecinde, madde tekrar yoğunlaşır ve resimde gösterildiği gibi şişenin dibine akar.
Listelenen kolektör türleri, güneş radyasyon ısısının (aksi takdirde - güneşlenme) akan sıvıya veya havaya doğrudan aktarılması ilkesini kullanır. Düz su ısıtıcısı şöyle çalışır:
- Su veya antifriz, bir sirkülasyon pompası tarafından pompalanan bir bakır ısı eşanjöründen 0,3-0,8 m / s hızında hareket eder (açık hava duşları için yerçekimi modelleri olmasına rağmen).
- Güneş ışınları emici tabakayı ve ona sıkıca bağlı olan bobinin borusunu ısıtır. Akan soğutucunun sıcaklığı mevsime, günün saatine ve sokak hava durumuna bağlı olarak 15-80 derece artar.
- Isı kaybını dışlamak için, gövdenin alt ve yan yüzeyleri poliüretan köpük veya ekstrüde polistiren köpük ile yalıtılmıştır.
- Şeffaf üst camın 3 işlevi vardır: emicinin seçici kaplamasını korur, rüzgarın bobini üflemesini önler ve ısıyı koruyan kapalı bir hava boşluğu oluşturur.
- Sıcak ısı taşıyıcı, depolama tankı - tampon tankı veya dolaylı ısıtma kazanının ısı eşanjörüne girer.
Cihazın devresindeki su sıcaklığı değişen mevsimler ve günlerle dalgalandığından, güneş kolektörü doğrudan ısıtma ve sıcak su için kullanılamaz. Güneşten alınan enerji, tankın bobini - batarya (kazan) aracılığıyla ana ısı taşıyıcısına aktarılır.
Bir istisna - havuzlar için güneş tesisatları, tank suyunu doğrudan veya basit bir ısı eşanjörü ile ısıtır.
Boru şeklindeki aparatın verimliliği, vakum ve her bir şişedeki dahili bir yansıtıcı duvar ile arttırılır. Güneş ışınları havasız tabakadan serbestçe geçer ve bakır boruyu antifrizle ısıtır, ancak ısı vakumun üstesinden gelemez ve dışarı çıkamaz, bu nedenle kayıplar minimumdur. Radyasyonun başka bir kısmı reflektöre girer ve su hattına odaklanır. Üreticilere göre, kurulumun verimliliği% 80'e ulaşıyor.
Su toplayıcı yapıyoruz
Vakum tipi bir su ısıtıcısı, bariz nedenlerle evde yapılamaz. Bu nedenle, bir ısı eşanjörü ve güneş ışığı toplayan bir emici ile düz bir tasarım alıyoruz. İdeal olarak, alıcının alanını ve çıkış suyunun sıcaklığını hesaplamanız gerekir, bu da birçok faktöre bağlıdır:
- ikamet bölgesi ve güneşlenme seviyesi;
- ortam sıcaklığı, özellikle kışın;
- ısı değişim yüzeyinin güneşe maruz kalmayı algılayan alanı;
- rulo malzeme ve kaplama;
- giriş soğutma suyu sıcaklığı;
- panelin güneşe göre açısı;
- eşanjör borularından su akış hızı.
İnternette güneş kolektörünün performansının hesaplarını bulmak zor değildir, ancak sizi uyarıyoruz - hesaplamalar çok yanlış.
Misal. Gerçek şu ki: açık bir günde, 500-800 W güneş enerjisi 1 m² yüzeye çıkar. Ayrıca, okul formülü m = Q / 1.163 x Δt kullanarak, 40 ° C'de 1 m²'lik bir ısı değiştirici ile ısıtılan su kütlesini belirleriz: 500 / 1.163 x 40 = saatte 10.7 litre. 800 W / m² güneşlenme ile 17,2 l / s ısıtılabilir. Ancak şeytan ayrıntılarda gizlidir: metrekare başına 0.5-0.8 kW'lık ilk rakam çok yaklaşık bir rakamdır.
Adım adım talimatlarda açıklanan konuya basitleştirilmiş bir yaklaşım sunuyoruz:
- Toplayıcıya vermeye hazır olduğunuz yeri ve alanı belirleyin.
- Malzeme fiyatlarına göre, bobin ve muhafazanın montajı için uygun seçeneği seçin.
- Bir prototip yapın, doğru şemaya göre ısıtma veya su kaynağına bağlayın. Bağlama yöntemlerini bu makalenin aşağıdaki bölümlerinde göstereceğiz.
- Isıtma devresini evde test edin ve gücü artırma / azaltma, tasarımı değiştirme vb.
Şimdi tuzaklara odaklanarak her aşamadan ayrı ayrı geçeceğiz.
Termal tesisatın yerleştirilmesi
Aslında, ev yapımı toplayıcının yeri için sadece iki seçenek vardır: binanın çatısında veya ev alanının açık alanında. Bir yer seçerken basit kuralları izleyin:
- Site, gün boyunca mümkün olduğunca aydınlatılmalı, ağaçlar ve diğer ek binalar tarafından gizlenmemelidir.
- Çatıya monte edildiğinde, güneş radyasyonunun her zaman alacağı daha yumuşak bir eğim seçilir. Kırık mansard çatının dik kısmının işe yaramayacağı açıktır.
- Isıtma veya sıcak su temini için tasarlanmış sıcak su tesisatını evinizden uzak tutmayın. Tedarik borularının uzunluğu, ısı kaybı ve kurulum maliyeti artacaktır.
- Yer toplayıcısını, doğudan batıya görsel olarak hareket eden güneş, ısı emiciyi sürekli olarak aydınlatacak şekilde yönlendirin. Panelin montaj açısı 60 ± 15 ° 'dir.
Not. Isıtma elemanının verimliliği, soğurucuya gönderilen tek bir ışın içinde ışınları toplayan parabolik bir güneş yoğunlaştırıcı yardımı ile arttırılabilir. İçbükey aynanın yapım ve montaj yöntemleri videoda gösterilmiştir.
Bir yaz duşunda suyu ısıtmak için tasarlanan güneş enerjisi bitkileri, bu binanın çatısında yer alır ve yerçekimi ile bağlanır. Havuzları ısıtmak için kullanılan cihazlar tankın kasesinin yanında bulunur.
Malzeme seçimi
Popüler Forumhouse forumunda tartışılan yorumlar ve konular temelinde güneş enerjili su ısıtıcılarının üretimi için aksesuarlar seçtik. Bu nedenle, alıcının dikdörtgen kutusu genellikle ahşap bir kirişten veya eski pencerelerin hazır çerçevelerinden yapılır. Muhafazanın arka duvarı bazalt yünü, polistiren köpük veya ekstrüde polistiren köpük ile yalıtılmıştır.
İpucu. Kutunun tabanı folyo polimer yalıtımdan yapılabilir. Metal tabaka bir emici olarak görev yapacak - ek bir tabaka koymak zorunda değilsiniz.
Ev ustaları çeşitli borulardan ısı eşanjörleri yapar:
- siyah polietilen (HDPE);
- oluklu paslanmaz çelik;
- bakır ve alüminyum;
- polipropilen ve metal plastik;
- Çapraz bağlı polietilen;
- panel çelik radyatörler.
Verimlilik ve dayanıklılık açısından, en iyi termal iletkenliğe sahip alüminyum, bakır ve paslanmaz çelikten yapılmış tüpleri kullanmak daha iyidir. Malzeme eksikliği yüksek fiyattır.
Plastik borular metal borulardan çok daha ucuzdur ve montajı daha kolaydır. Ancak polimerleri kullanırken, bir dizi nüansı düşünmeniz gerekir:
- herhangi bir plastik ultraviyole radyasyonun etkisi altında yavaş yavaş bozulur;
- PPR boruların duvarları çok kalın, ısıyı zayıf bir şekilde iletin;
- yüksek kaliteli plastik bizim amaçlarımız için çok pahalıdır ve ucuz sıklıkla virajlarda tabakalaşır ve güneşte hızla çöker;
- çapraz bağlı polietilen, bölmedeki ilk virajı “hatırlar”, halka şeklindeki bir bobinin çıkarılması uygundur ve düzleştirme kolay değildir;
- Bir gıda serisi (mavi çizgili) satın almanız gereken HDPE borular, ultraviyole radyasyondan daha iyi korunur.
Referans. Havuz ısı eşanjörünün en basit versiyonu, “salyangoz” ile döşenmiş siyah bir bahçe hortumudur. Daha az malzeme - güneşe uzun süre maruz kalmaktan kauçuk çatlama.
HDPE ince duvarlı borular fiyat / kalite oranı açısından mükemmel bir seçimdir. Siyah yüzey güneş ısısını iyi emer, bağlantı parçaları ucuzdur. Boru hattı, plastik kelepçeler veya vidalar üzerinde bir kalay şerit ile emiciye tutturulur.
Emici tabaka olarak sıradan veya paslanmaz çelik boyalı siyah kullanılabilir. İdeal seçenek sac alüminyum veya bakırdır.
Kutunun üstü, seçim için aşağıdaki şeffaf malzemelerle kapatılmıştır:
- sıradan veya güçlendirilmiş cam;
- şeffaf plastik sargı;
- ince hücresel polikarbonat.
İpucu. Yarı saydam bir eleman olarak plastik pencerelerden hazır çift camlı pencereleri kullanmayın. Kışın, sokak havası ve kapalı kolektör odası arasındaki büyük sıcaklık farkı ile, iki katmanlı paket dayanmaz ve çatlamaz.
Montaj önerileri
Bir güneş kolektörü üretim süreci o kadar açıktır ki, adım adım talimatları boyamak mantıklı değildir. Görev, içindeki bir metal emiciye bir ısı eşanjörü monte ederek en hava geçirmez odayı yapmaktır. Sizi hatalardan korumak için bazı tavsiyeler vereceğiz:
- Isı eşanjörü boruları uzunlamasına veya bir spiral (salyangoz) ile döşenebilir. Bitişik çizgiler (dönüşler) arasındaki mesafeyi küçük yapın - 1 ila 4 cm.
- Kasanın hava sızdırmazlığı, derzleri silikon dolgu macunu ile yağlayarak veya kauçuk contalar koyarak elde edilir.
- Tüpler tabana herhangi bir uygun şekilde tutturulur - plastik kelepçeler, metal bir şerit veya basitçe kendinden diş açan vidalarla yanlara sabitlenir.
- Tüm iç boşluk ısıya dayanıklı siyah emaye (aerosol kutularda satılır) ile boyanır.
- Su ısıtıcısının arkasındaki yalıtım katmanının kalınlığı en az 50 mm'dir.
- En üste şeffaf bir film çekmek en kolayıdır - bu bir prototip için en iyi seçenektir. Daha sonra camı değiştirmek zor değildir.
Başka bir öneri. Ahşap parçalara antiseptik uygulanmalıdır.Çelik profillerden kaynaklı çerçeveyi bir astar ve 2 kat hafif boya ile kaplayın.
Isı emici panelini monte ettikten sonra, bobini suyla doldurun ve sızıntı olup olmadığını kontrol edin. Daha sonra güneş kolektörünü test edin - çıkışı tanka bağlayın, paneli güneşe takın ve ısıtma süresini dikkate alarak periyodik olarak suyun sıcaklığını ölçün. Gerçek göstergelere dayanarak, bir su ısıtıcısının performansını belirlemek kolaydır.
Bağlantı şeması
Duşta su ısıtmak için tasarlanmış bir toplayıcı yerçekimi akışı ile bir depolama tankına bağlanır. Önemli bir durum: güneş enerjisi tesisatı ana tankın altına yerleştirilmelidir, böylece düşük yoğunluklu sıcak su borudan yükselir ve soğuk olanı yer değiştirir. Böyle bir sistemin tasarımı çizimde gösterilmiştir.
Bir kazan veya ısı akümülatörüne bağlandığında, güneş kolektörü tam teşekküllü bir ısı kaynağı görevi görür. Güneş sistemi üreticileri, gerekli bağlama elemanlarını içeren iki borulu bir basınç şemasının kullanılmasını önermektedir:
- 0.4 bar basınç geliştiren sirkülasyon pompası;
- genleşme tankı membran tipi;
- otomatik hava tahliyesi;
- 2 bar basınçta çalışmak üzere tasarlanmış emniyet valfi;
- basınç ölçer;
- termometre;
- kapatma valfleri, makyaj valfi;
- iki sıcaklık sensörlü kontrolör;
- besleme boru hatları için ısı yalıtımı.
Önemli bir nokta. Tampon tankına birkaç kolektörden oluşan bir akü bağlanırsa, pompa kapasitesi ve genleşme deposunun hacmi arttırılmalıdır. Membran tankının minimum kapasitesi, devredeki toplam soğutucu miktarının% 10'udur.
Şema şöyle çalışır:
- Isı emici, suyun daha soğuk olduğu tampon tankının alt bobinine bağlanır.
- Sensörler vasıtasıyla kontrolör, besleme borusundaki suyun (antifriz) ve ısı akümülatörünün sıcaklığını karşılaştırır.
- Depodaki suyun sıcaklığı akış sıcaklığına eşit veya daha yüksek olduğunda elektronik ünite pompayı durdurur.
- Devreye giren hava, sistemin üstüne monte edilmiş otomatik bir valf ile tahliye edilir.
- Pompanın durması nedeniyle soğutma suyunun aşırı ısınması durumunda (güneşi kapatmak mümkün değildir), emniyet valfi çalışacak ve aşırı basıncı tahliye edecektir.
En pahalı devre elemanı bir elektronik kontrol ünitesidir. Denetleyici olmadan nasıl yapabilirim:
- bir sıcaklık farkı tarafından tetiklenen daha ucuz bir termostat Aliexpress satın;
- tampon tankı maksimum ısıdayken pompayı kapatmak için gece gündüz zamanlayıcısı ve mekanik bir termostat ayarlayın.
Ucuz Çin kontrol ünitesi nasıl çalışır (fiyat - 15 $), video incelemesine bakın:
Güneş enerjisi ile ısıtma
Hava ısıtmanın montajı benzer şekilde yapılır, sadece ısı eşanjörü daha büyük çaplı borulardan yapılır ve fan fan tarafından sağlanır. Radyasyon alıcısı, aşağıdaki malzemelerden ustalar tarafından yapılır:
- havalandırma için alüminyum oluk;
- biri diğerine yerleştirilmiş plastik şişeler;
- oyma bira kutuları.
Kutuda, hava boruları için 2 delik yapılır, içine ince bir ağ yerleştirilir ve böceklerin girişi önlenir. Fan - bilgisayardan bir soğutucu - deliklerden birine monte edilir, ısı eşanjör kısmı siyaha boyanır. Besleme boruları ısıtılmış bir odada yalıtılır ve döşenir. Hava manifoldu montaj algoritması videoda gösterilmiştir:
Sonuç
Güneş kollektörlerinin çekiciliği artan enerji fiyatlarından kaynaklanmaktadır. Su ısıtıcılarının performansı kışın azalmasına rağmen, güneş ısısı ana kaynak olan kazan tarafından yakıt tüketiminde önemli tasarruflar sağlar. Kır evinizi mümkün olduğunca ücretsiz güneş enerjisi ile ısıtmak istiyorsanız, ayna yoğunlaştırıcılı kurulumlara dikkat etmenizi öneririz.Bu son derece verimli cihazlar Avrupa ve Amerika'da yaygın olarak kullanılmaktadır.