Nárůst cen tradičních zdrojů energie vyzývá soukromé majitele domů, aby hledali alternativní možnosti vytápění svých domů a vody. Souhlasím, že finanční složka problému bude hrát významnou roli při volbě topného systému.
Jedním z nejslibnějších způsobů zásobování energií je přeměna slunečního záření. K tomu použijte solární systémy. Pochopení principu jejich zařízení a mechanismu práce, aby solární kolektor pro vytápění vlastníma rukama nebude snadné.
Řekneme vám konstrukční vlastnosti heliosystémů, nabídneme jednoduchý montážní plán a popíšeme materiály, které lze použít. Fáze práce jsou doplněny vizuálními fotografiemi, materiál je doplněn o videoklipy o vytvoření a zprovoznění improvizovaného sběratele.
Princip funkce a konstrukčních prvků
Moderní solární systémy - jeden z typů alternativních zdrojů tepla. Používají se jako pomocná topná zařízení, která přeměňují sluneční záření na energii, která je prospěšná pro majitele domu.
Jsou schopni plně zajistit teplou vodu a vytápění v chladném období pouze v jižních oblastech. A pak, pokud zabírají dostatečně velkou plochu a jsou instalovány na volných plochách, nejsou zastíněny stromy.
Navzdory velkému počtu druhů je princip jejich práce stejný. Jakýkoliv solární systém je okruh se sekvenčním uspořádáním zařízení a dodávkou tepelné energie a jeho přenosem na spotřebitele.
Hlavními pracovními prvky jsou solární články na fotovoltaických článcích nebo solárních kolektorech. Technologie montáže solárního generátoru na fotografické desky je poněkud složitější než trubicový kolektor.
V tomto článku se budeme zabývat druhou možností - sběratelským heliosystémem.
Solární kolektory stále slouží jako pomocní dodavatelé energie. Plné spínání domácího vytápění na sluneční soustavu je nebezpečné kvůli neschopnosti předvídat jasný počet slunečných dnů
Kolektory jsou soustava trubek zapojených do série s výstupním a vstupním vedením nebo uspořádaných ve formě cívky. Trubkami cirkuluje technická voda, proudění vzduchu nebo směs vody s nemrznoucí kapalinou.
Fyzikální jevy stimulují cirkulaci: odpařování, změny tlaku a hustoty z přechodu z jednoho stavu agregace do druhého, atd.
Princip činnosti solárních kolektorů je založen na příjmu a akumulaci sluneční energie, nahlášené chladivu (+)
Sběr a akumulace sluneční energie vyrobené absorbéry. Jedná se buď o pevnou kovovou desku s černým vnějším povrchem, nebo o systém jednotlivých desek připojených k trubkám.
Pro výrobu horní části tělesa se používá kryt, materiály s vysokou schopností přenášet světlo. Může to být plexiglas, podobné polymerní materiály, temperované druhy tradičního skla.
Aby se eliminovaly ztráty energie ze zadní strany zařízení, je do krabice vložena izolace
Musím říci, že polymerní materiály spíše špatně snášejí vliv ultrafialových paprsků. Všechny typy plastů mají dostatečně vysoký koeficient tepelné roztažnosti, což často vede k odtlakování tělesa. Použití takových materiálů pro výrobu tělesa zásobníku je proto omezené.
Voda jako nosič tepla může být používána pouze v systémech určených k dodávce dodatečného tepla v období podzim / jaro. Pokud je celoroční využití solárního systému plánováno před prvním chlazením, mění se procesní voda tak, aby se mísila s nemrznoucí kapalinou.
Ve vzduchových solárních systémech se jako chladivo používá vzduch. Kanály pro jeho pohyb lze vyrobit z běžného profesního listu (+)
Pokud je solární kolektor instalován k vytápění malé budovy, která nemá spojení s autonomním vytápěním chaty nebo s centralizovanými sítěmi, je postaven jednoduchý jednookruhový systém s topným zařízením na začátku.
Řetězec neobsahuje oběhová čerpadla a topná zařízení. Systém je velmi jednoduchý, ale může fungovat pouze ve slunečném létě.
Se zahrnutím kolektoru do dvouokruhové technické konstrukce je vše mnohem složitější, ale rozsah dní vhodný pro použití je podstatně zvýšen. Kolektor zpracovává pouze jeden okruh. Převažující zatížení je umístěno na hlavní topné jednotce, pracuje na elektřině nebo jakémkoli druhu paliva.
Pro výrobu solárního kolektoru můžete použít hotový okruh, vytvořit si vlastní pilotní model a vyzkoušet si ho v praxi (+)
I přes přímou závislost výkonu solárních zařízení na počtu slunečných dnů je poptávka a poptávka po solárních zařízeních neustále roste. Oni jsou populární mezi řemeslníky, snaží se poslat všechny druhy přírodní energie v užitečném směru.
Klasifikace podle teplotních kritérií
Existuje celá řada kritérií, podle kterých jsou některé konstrukce heliosystémů klasifikovány. Nicméně u zařízení, která mohou být vyráběna ručně a používána pro zásobování teplou vodou a ohřevem, bude nejracionálnější separace podle typu chladiva.
Systémy tak mohou být kapalné a vzduchové. První typ je vhodnější.
Elementární rozdělovač vzduchu může být vyroben z vlnité trubky. Pro tělo je třeba ještě nepropustnou izolaci a překližku nebo OSB 
Ve spodní části krabice, o velikosti krabice asi 0, 9 x 0, 9 m, namontujte izolaci fólií nahoru. Poté je celý systém potažen černou barvou z balonchiku 
V koncových stěnách skříně jsou vyříznuty otvory pro výstup z výstupů vzduchu. Potrubí lze pokládat s libovolným počtem otáček, bude potřebovat asi 10 m 
Konstrukce musí být chráněna před atmosférickým prachem a vodou: pro výrobu krytu je vhodné použít běžné sklo, polykarbonát, plexisklo nebo jiný podobný materiál.
Často se také používá teplotní klasifikace, na kterou se mohou pracovní kolektory ohřívat:
- Nízká teplota. Možnosti, které mohou ohřát chladivo na 50ºС. Slouží k ohřevu vody v zavlažovacích nádržích, v koupelnách a sprchách v létě a ke zvýšení komfortních podmínek na chladných jarních a podzimních večerech.
- Střední teplota. Zajistěte teplotu nosiče tepla v 80ºС. Lze je použít pro vytápění prostor. Tyto možnosti jsou nejvhodnější pro uspořádání soukromých domů.
- Vysoká teplota. Teplota chladicí kapaliny v těchto zařízeních může dosáhnout 200-300 ° C. Používá se v průmyslovém měřítku, je instalována pro teplárenství, komerční budovy atd.
Ve vysokoteplotních heliosystémech se používá poměrně komplikovaný proces přenosu tepelné energie. Navíc zabírají impozantní prostor, který si většina našich příměstských milovníků života nemůže dovolit.
Výrobní proces je náročný na pracovní sílu, implementace vyžaduje specializované vybavení. Nezávisle dělat takovou variantu heliosystému je téměř nemožné.
Vysokoteplotní solární články na fotoelektrických konvertorech v domácnosti jsou poměrně obtížné.
Vlastnoruční sběratel
Vytváření solárních zařízení vlastníma rukama je fascinující proces, který přináší mnoho výhod. Díky němu můžete racionálně aplikovat volné sluneční záření, řešit několik důležitých ekonomických problémů. Podívejme se na specifika vytvoření plochého kolektoru, který dodává vytápěnou vodu do topného systému.
Absorpční panel je vyroben z polykarbonátového pláště potaženého černou barvou. Horní a dolní okraj panelu, tj. otevřené konce kanálů polykarbonátové desky jsou vloženy do kanalizačních trubek řezaných podél 
Rohy potřebné pro připojení potrubí jsou přilepeny k okrajům trubek. V ideálním případě je lepší je svařovat svařovacím strojem na plasty. Podélné řezy trubkami naplněnými lepidlem 
Skladovací trubky z odpadních vod jsou vybaveny tepelnou izolací. Před tím je lepidlo vyrovnáno ve švech a kolem rohů buď páječkou nebo sušičkou. 
Absorpční panel s trubkami nalepenými na něj je umístěn na pěně nebo jiné tuhé izolaci. Vrchní konstrukce je pokryta polykarbonátem, zakřivený kolem hrany. 
Pro sestavení rámu se zakoupí kovový profil vhodné velikosti. Při výpočtu šířky se bere v úvahu tloušťka tuhé izolace 
V polotovarech pro montáž rámu, vyříznutých z profilu na velikost absorpčního panelu, jsou otvory vyříznuty pro odběr bodů připojení kolektoru. 
Montáž rámových dílů se provádí pomocí šroubů určených pro práci s tímto profilem. 
Aby byl kolektor nasměrován do optimálního úhlu ke slunci, je konstruován regál řeziva nebo kovového válce
Materiály pro vlastní montáž
Nejjednodušším a cenově dostupným materiálem pro vlastní montáž tělesa solárního kolektoru je dřevěná tyč s deskou, překližkou, deskami OSB nebo podobnými možnostmi. Alternativně můžete použít ocelový nebo hliníkový profil s podobnými plechy. Kovové pouzdro bude stát o něco dražší.
Materiály musí splňovat požadavky na konstrukce používané venku. Životnost solárního kolektoru se pohybuje od 20 do 30 let.
Materiály tedy musí mít určitý soubor výkonových charakteristik, které umožní, aby byla konstrukce používána po celou dobu.
Nejlevnější a jednoduchá verze materiálů pro výrobu karoserie - použití řeziva a dřevotřískových desek
Pokud je těleso vyrobeno ze dřeva, pak je možné zajistit trvanlivost materiálu impregnací emulzemi vodního polymeru a nátěrem nátěrových hmot.
Základním principem, který by měl řídit návrh a montáž solárního kolektoru, je dostupnost materiálů z hlediska ceny a dostupnosti. To znamená, že mohou být nalezeny buď na volném trhu, nebo mohou být nezávisle vyrobeny z dostupných nástrojů.
Existuje množství dostupných nástrojů vhodných pro výrobu solárních kolektorových cívek, například PVC nebo PP trubek s rohovým kováním 
Přednostně se jedná o flexibilní vodovodní potrubí PND nebo PVC, ze kterého můžete sestavit solární přijímač bez použití armatur 
Původní a velmi úsporné řešení - výměník tepla ze selhané staré chladničky 
Měděná trubka je drahá, ale efektivní volba. Mělo by být ohnuto tak, aby v kolenou nevytvářelo nadměrný hydraulický odpor 
Prakticky volné a dostatečně účinné vzduchové potrubí bude uvolněno z použitých plechovek. 
Klasika žánru pro ekonomické majitele - plastové lahve, objevující se v hojnosti v každém venkovském domě 
Pokud se v solárním kolektoru používají tmavé plastové lahve, ohřívají teplonosné médium mnohem lépe. 
Nejvíce časově a materiálně náročnou možností je cívka z hliníku nebo ocelové trubky, která vyžaduje pečlivé ohýbání a svařování.
Výjimky tepelné izolace zařízení
Aby se zabránilo ztrátě tepelné energie, je na spodní straně skříně namontován izolační materiál. Může to být pěna nebo minerální vlna. Moderní průmysl vyrábí poměrně široký sortiment izolačních materiálů.
Pro ohřívání krabice můžete použít fóliované verze izolace. Tak je možné zajistit jak tepelnou izolaci, tak odraz slunečních paprsků z povrchu potaženého fólií.
Je-li jako izolační materiál použita pevná pěna nebo polystyrénová pěnová deska, mohou být řezány drážky pro položení systému cívek nebo potrubí. Absorbér kolektoru se obvykle položí na horní stranu izolace a pevně se upevní ke dnu skříně způsobem, který závisí na materiálu použitém při výrobě skříně.
Tepelná izolace slouží ke snížení tepelných ztrát přes dno skříně. Je iracionální vyrábět zařízení v kovovém pouzdru bez tepelné izolace (+)
Solární kolektor kolektoru tepla
Jedná se o absorpční prvek. Jedná se o systém trubek, ve kterých se ohřívací médium ohřívá, a díly, nejčastěji vyrobené z měděného plechu. Nejlepším materiálem pro výrobu chladiče jsou měděné trubky.
Domácí mistři vynalezli levnější variantu - spirálový výměník tepla z polypropylenových trubek.
Zajímavé rozpočtové řešení - absorpční heliosystém pružné polymerní trubky. Pro připojení k vstupním a výstupním zařízením se používají vhodné armatury, výběr dostupných nástrojů, ze kterých je možno vyrobit solární kolektor, je poměrně široký. Může se jednat o výměník tepla staré chladničky, polyethylenové vodní potrubí, ocelová desková otopná tělesa atd.
Důležitým kritériem účinnosti je tepelná vodivost materiálu, ze kterého je výměník tepla vyroben.
Pro vlastní produkci je nejlepší volbou měď. Má tepelnou vodivost 394 W / m². U hliníku se tento parametr pohybuje od 202 do 236 W / m².
Měděné trubky jsou považovány za nejlepší volbu pro výrobu chladiče pro tepelný výkon a odolnost proti opotřebení
Velký rozdíl v parametrech tepelné vodivosti mezi trubkami z mědi a polypropylenu však neznamená vůbec, že výměník tepla s měděnými trubkami vytvoří stokrát větší objemy teplé vody.
Za stejných podmínek bude výkon tepelného výměníku z měděných trubek o 20% účinnější než výkon kovových a plastových variant. Tepelné výměníky vyrobené z plastových trubek mají právo na život. Tyto možnosti budou navíc mnohem levnější.
Bez ohledu na materiál trubky musí být všechny spoje, svařované i závitové, těsné. Trubky mohou být uspořádány jak paralelně, tak ve formě cívky.
Obvod cívkového typu snižuje počet spojů, což snižuje možnost úniku a zajišťuje rovnoměrnější průtok chladiva.
Horní část krabice, ve které je umístěn výměník tepla, je pokryta sklem. Alternativně můžete použít moderní materiály, jako je například akrylový analog nebo monolitický polykarbonát. Průsvitný materiál nemusí být hladký, ale vlnitý nebo matný.
V klasickém provedení je skříň s kolektorem uzavřena tvrzeným sklem, plexisklem, polykarbonátem nebo podobným materiálem. Řemeslníci se namísto skla přizpůsobili polyethylenu
Takové zpracování snižuje odrazivost materiálu. Kromě toho musí tento materiál vydržet značné mechanické zatížení.
V průmyslových vzorech těchto solárních systémů se používá speciální solární sklo. Toto sklo se vyznačuje nízkým obsahem železa, což zajišťuje nižší tepelné ztráty.
Zásobník nebo avancamera
Jako zásobník můžete použít jakoukoliv nádobu o objemu od 20 do 40 litrů. Série několika menších tanků, spojených potrubím v sérii, se vejdou. Zásobník se doporučuje zahřát, protože Voda ohřátá v nádrži bez izolace rychle ztratí tepelnou energii.
Ve skutečnosti by chladicí kapalina v topném heliosystému měla cirkulovat bez akumulace od té doby tepelná energie z ní získaná musí být spotřebována během výrobního období. Akumulační kapacita spíše plní funkci rozdělovače ohřáté vody a avant-komory, která udržuje stabilitu tlaku v systému.
Zásobník v solárních systémech funguje jako zásobník vody a zásobník pro udržování tlaku (+)
Fáze montáže sluneční soustavy
Po výrobě kolektoru a přípravě všech komponent konstrukčních prvků systému můžete přistoupit k přímé instalaci.
Jednou z možností pro instalaci cívky z polypropylenových trubek s tvarovkami a odbočkami je rychlé sestavení solárního kolektoru (+)
Práce začíná instalací avantové komory, která je zpravidla umístěna v nejvyšším možném místě: v podkroví, samostatné věži, nadjezdu atd.
Během instalace je třeba poznamenat, že po naplnění systému kapalným chladivem bude mít tato část konstrukce působivou hmotnost. Proto byste měli zajistit spolehlivost překrytí nebo ho posílit.
Po instalaci přejdou nádrže na kolektor. Tento konstrukční prvek systému je umístěn na jižní straně. Úhel sklonu vzhledem k horizontále by měl být od 35 do 45 stupňů.
Po montáži jsou všechny prvky svázány trubkami, připojeny do jednoho hydraulického systému. Důležitým kritériem, na kterém závisí efektivní provoz solárního kolektoru, je těsnost hydraulického systému.
Podle montážního schématu solární soustavy pro přívod vody do letní sprchy můžete postavit konstrukci pro ohřev vody pro zavlažování nebo vytvořit příjemné podmínky v chladných večerech (+)
Pro připojení konstrukčních prvků do jednoho hydraulického systému se používají trubky o průměru palce a půl palce. Menší průměr se používá pro nastavení tlakové části systému.
Pod tlakovou částí systému se rozumí přívod vody do výtokové komory a výstup ohřátého chladiva v topném systému a přívodu teplé vody. Zbytek je osazen trubkami o větším průměru.
Aby se zabránilo ztrátě tepelné energie, trubky by měly být pečlivě izolovány. K tomuto účelu můžete použít pěny, čedičovou vlnu nebo foliové verze moderních izolačních materiálů. Kumulativní kapacita a avancamera také podléhají postupu izolace.
Nejjednodušší a cenově nejdostupnější variantou tepelné izolace akumulační nádrže je konstrukce krabice z překližky nebo desek kolem ní. Prostor mezi krabicí a nádobou by měl být naplněn izolačním materiálem. To může být strusková vlna, směs slámy a jílu, suché piliny atd.
Solární systém je instalován tak, aby solární kolektory byly umístěny na osvětlené straně domu nebo pozemku (+)
Test před uvedením do provozu
Po instalaci všech prvků systému a izolace části konstrukcí je možné pokračovat v plnění systému teplonosnou kapalinou. První plnění systému by mělo být provedeno potrubím umístěným ve spodní části kolektoru.
To znamená, že plnění se provádí zdola nahoru. Díky těmto činnostem je možné se vyhnout možnému vytvoření vzduchových zátek.
Voda nebo jiné kapalné chladivo vstupuje do anankamery. Proces plnění systému končí, když voda začne vytékat z drenážní trubky předřazené komory.
Pomocí plovákového ventilu můžete nastavit optimální hladinu kapaliny v avancamerě. Po naplnění systému chladivem se začne v kolektoru zahřívat.
Proces zvyšování teploty nastává i za oblačného počasí. Zahřívaná chladicí kapalina začíná stoupat v horní části zásobníku. Proces přirozené cirkulace probíhá, dokud teplota chladiva, která vstupuje do chladiče, není vyrovnána s teplotou nosiče opouštějícího kolektor.
Když průtok vody v hydraulickém systému bude provozovat plovákový ventil, umístěný v avancamera. Tím bude udržována konstantní úroveň. V tomto případě bude studená voda vstupující do systému umístěna ve spodní části zásobníku. Proces míchání horké a studené vody prakticky nedochází.
V hydraulickém systému je nutné zajistit instalaci ventilů, které zabrání zpětnému oběhu chladiva z kolektoru do zásobníku. K tomu dochází, když okolní teplota klesne pod teplotu chladicí kapaliny.
Tyto ventily se obvykle používají v noci a večer.
Oční linky na místa spotřeby teplé vody se provádějí pomocí standardních směšovačů. Běžné jednotlivé kohoutky by neměly být používány. Za slunečného počasí může teplota vody dosáhnout až 80 ° C - je nepohodlné používat tuto vodu přímo. Směšovače tak výrazně ušetří horkou vodu.
Výkon takového solárního ohřívače vody lze zlepšit přidáním dalších částí kolektorů. Konstrukce umožňuje připevnit dva k neomezenému počtu kusů.
Výkon solárního systému se zvyšuje instalací více solárních kolektorů
Základem takového solárního kolektoru pro vytápění a ohřev vody je princip skleníkového efektu a tzv. Termosyfonového efektu. Skleníkový efekt se používá při konstrukci topného tělesa.
Sluneční paprsky volně procházejí průhledným materiálem horní části kolektoru a přeměňují se na tepelnou energii.
Tepelná energie je v uzavřeném prostoru kvůli těsnosti skříňové části kolektoru. Termosyfonový efekt se používá v hydraulickém systému, když stoupá ohřátá chladicí kapalina, přemísťuje studenou chladicí kapalinu a nutí ji k pohybu do topné zóny.
V důsledku termosyfonového efektu dochází v systému k stálé a nepřetržité přirozené cirkulaci chladiva.
Výkon solárních kolektorů
Hlavním kritériem ovlivňujícím výkonnost solárních systémů je intenzita slunečního záření. Množství potenciálně užitečného slunečního záření dopadajícího na určitou oblast se nazývá insolace.
Velikost insolace v různých částech zeměkoule se mění v poměrně širokých mezích. Pro určení průměru této hodnoty existují speciální tabulky. Zobrazují průměrné sluneční záření pro konkrétní region.
Údaje o slunečním záření v konkrétním regionu lze získat ze speciálních map a tabulek (+)
Kromě velikosti slunečního záření ovlivňuje plocha a materiál tepelného výměníku výkon systému. Dalším faktorem ovlivňujícím výkon systému je objem zásobníku. Optimální kapacita nádrže se vypočítá na základě plochy adsorbérů kolektoru.
V případě plochého kolektoru se jedná o celkovou plochu trubek, které jsou v kolektorové skříni. Tato hodnota je v průměru 75 litrů objemu nádrže na čtvereční metr sběrných trubek. Akumulační kapacita je druh akumulátoru tepla.
Ceny za tovární zařízení
Leví podíl finančních nákladů na výstavbu takového systému připadá na výrobu sběratelů. To není překvapující ani v průmyslových vzorech heliosystémů, přibližně 60% nákladů připadá na tento konstrukční prvek. Finanční náklady budou záviset na výběru materiálu.
Je třeba poznamenat, že takový systém není schopen vytápět místnost, pouze pomáhá šetřit náklady, což pomáhá ohřívat vodu v topném systému. Vzhledem k poměrně velkým nákladům na energii, které jsou vynaloženy na ohřev vody, solární kolektor integrovaný do topného systému významně snižuje tyto náklady.
Solární kolektor je poměrně snadno integrovatelný do systému vytápění a ohřevu teplé vody (+)
Pro svou výrobu používá poměrně jednoduché a cenově dostupné materiály. Tento design je navíc zcela netěkavý a nevyžaduje žádnou údržbu. Péče o systém je omezena na pravidelné kontroly a čištění sběrného skla před kontaminací.
Další informace o organizaci solárního vytápění v domě jsou uvedeny v tomto článku.
Závěry a užitečné video na toto téma
Proces výroby elementárního solárního kolektoru:
Jak sestavit a uvést do provozu solární systém:
Samozřejmostí bude, že samoobslužný solární kolektor nebude schopen konkurovat průmyslovým modelům. Při použití těchto materiálů je poměrně obtížné dosáhnout vysoké účinnosti, kterou mají průmyslové vzory. Finanční náklady však budou mnohem nižší ve srovnání s pořízením hotových zařízení.
Domácí solární systém však výrazně zvýší úroveň komfortu a sníží náklady na energii, které jsou vyráběny tradičními zdroji.
Máte zkušenosti se stavbou solárního kolektoru? Nebo máte otázky o materiálu? Sdílejte informace s našimi čtenáři. Komentáře můžete zanechat v níže uvedeném formuláři.