Cum se face un încălzitor solar de apă

Ce este un încălzitor solar de apă

Un colector (încălzitor de apă) este un dispozitiv care colectează energia din razele soarelui și o transformă în căldură. Soarele încălzește lichidul de răcire din colector, care este apoi utilizat pentru alimentarea cu apă caldă și încălzire sau pentru generarea de electricitate.

Dispozitivele asociate cu energia soarelui pot fi numite corect instalații solare sau colectoare solare (de la numele vechiului zeu grec al soarelui Helios).

Încălzitoarele solare moderne de apă pot fi complicate, dar orice proprietar al unei case private poate realiza independent un dispozitiv pentru propriile nevoi. Principalul lucru este să vă dați seama pentru ce este acest dispozitiv.

Trei colectoare satisfac pe deplin nevoile familiei de apă caldă și încălzire

Domeniul de utilizare a plantelor solare

În țara noastră, mulți oameni încă asociază expresia încălzitor solar de apă cu un rezervor negru pe acoperișul cabinei de duș de vară, dar această tehnologie este utilizată cu succes în întreaga lume. Colectoarele solare sunt comune în regiunile sudice ale Europei. Locuitorii caselor particulare din Italia, Spania și Grecia sunt obligați în mod legal să folosească încălzitoare solare de apă. Nici China nu este în urmă cu Occidentul. Acolo, încălzitoarele solare de apă sunt instalate pe acoperișurile clădirilor înalte și furnizează apă caldă tuturor apartamentelor. În 2000, existau atât de multe plante solare în lume încât, împreună, ar ocupa mai mult de 71 de milioane de m2... Aproape 15 milioane de m2 dintre ei ar fi europeni.

Colectoarele solare de vid ocupă aproape complet acoperișurile clădirilor noi chinezești

Astfel de dispozitive sunt utilizate pentru alimentarea cu apă caldă a spațiilor menajere și a clădirilor industriale, încălzirea caselor particulare, clădirilor de birouri, atelierelor. Acestea sunt cele mai solicitate în industria alimentară și textilă, deoarece în această zonă există multe procese de producție care utilizează apă caldă.

În sectorul privat, fiecare persoană din Germania reprezintă 0,14 m2 de suprafață de colector solar, din Austria - 0,45 m2, din Cipru - 0,8 m2 și din Rusia - 0,0002 m2. Intensitatea iluminării solare în Rusia este cu doar 0,5 kWh / m2 mai mică decât în ​​sudul Germaniei. Aceasta înseamnă că popularitatea redusă a colectoarelor solare din regiunile nordice nu se datorează unor motive geografice.

Cu un sistem de distribuție extins, chiar și apa din piscină poate fi încălzită

Opțiune de design de vară

Placa neagră absoarbe căldura și o transferă către agentul de răcire care se deplasează prin tuburi (apă sau antigel). Sticla are 2 funcții: permite trecerea radiației solare către schimbătorul de căldură și servește drept protecție împotriva precipitațiilor și a vântului, care reduc performanțele încălzitorului. Toate conexiunile sunt realizate ermetic, astfel încât praful să nu pătrundă în interior și sticla să nu piardă transparența. Din nou, căldura razelor solare nu ar trebui să fie ventilată de aerul exterior prin fisuri; funcționarea eficientă a colectorului solar depinde de aceasta.

Noțiuni de bază

Înainte de a construi un colector solar, este necesar să se facă calculele corespunzătoare și să se determine câtă energie trebuie să genereze. Dar nu ar trebui să vă așteptați la o eficiență ridicată de la o instalație de sine stătătoare. Aflând că va fi suficient - puteți continua.

Lucrarea poate fi împărțită în mai multe etape principale:

1. Faceți o cutie
2. Realizați un radiator sau un schimbător de căldură
3. Faceți o cameră de avans și conduceți
4. Asamblați colectorul

Pentru a face o cutie pentru un colector solar cu propriile mâini, ar trebui să pregătiți o placă tivită de 25-35 mm grosime și 100-130 mm lățime. Fundul său trebuie să fie din textolit, echipat cu nervuri. De asemenea, ar trebui să fie bine izolat cu spumă (dar se preferă vata minerală), acoperit cu o foaie zincată.

După ce ați pregătit cutia, a venit timpul să treceți cu schimbătorul de căldură. Urmează instrucțiunile:

1. Trebuie să pregătiți 15 tuburi metalice cu pereți subțiri cu o lungime de 160 cm și țevi de doi inci cu o lungime de 70 cm
2. În ambele tuburi îngroșate, găuri cu diametrul tuburilor mai mici sunt găurite în care vor fi instalate. În acest caz, trebuie să vă asigurați că acestea sunt coaxiale pe o parte, pasul maxim dintre ele este de 4,5 cm
3. Etapa următoare - toate țevile trebuie asamblate într-o singură structură și sudate în siguranță
4. Schimbătorul de căldură este montat pe o foaie zincată (atașată anterior la cutie) și fixat cu cleme de oțel (se pot realiza cleme metalice)
5. Se recomandă vopsirea fundului cutiei într-o culoare închisă (de exemplu, neagră) - va absorbi mai bine căldura solară, dar pentru a reduce pierderile de căldură, elementele externe sunt vopsite în alb
6. Este necesar să finalizați instalarea colectorului prin instalarea unei sticle de acoperire lângă pereți, fără a uita de etanșarea fiabilă a îmbinărilor
7. Se lasă o distanță de 10-12 mm între tuburi și sticlă.

Citiți mai multe: instalarea DIY a unui sistem de alimentare cu apă din țevi metal-plastic

Rămâne să construim un dispozitiv de stocare pentru colectorul solar. Rolul său poate fi jucat de un recipient sigilat, al cărui volum variază aproximativ 150-400 litri. Dacă nu găsiți un astfel de butoi, puteți să sudați mai mulți dintre ei.

La fel ca colectorul, rezervorul de stocare este bine izolat împotriva pierderilor de căldură. Rămâne să faci o cameră de avans - un vas mic cu un volum de 35-40 de litri. Trebuie să fie echipat cu un dispozitiv de cădere a apei (baterie articulată).

Cea mai importantă și importantă etapă rămâne - de a pune colectorul împreună. Puteți face acest lucru:

1. În primul rând, trebuie să instalați o cameră avansată și o unitate. Este necesar să vă asigurați că nivelul lichidului din acesta din urmă este cu 0,8 m mai mic decât în ​​camera din față. Deoarece apa din astfel de dispozitive poate aduna mult, este necesar să ne gândim cum se vor suprapune în mod fiabil
2. Colectorul este situat pe acoperișul casei. Pe baza practicii, este recomandat să faceți acest lucru pe partea de sud, înclinând unitatea la un unghi de 35-40 de grade față de orizont.
3. Dar trebuie avut în vedere că distanța dintre depozitare și schimbătorul de căldură nu trebuie să depășească 0,5-0,7 m, altfel pierderile vor fi prea semnificative
4. La sfârșit, ar trebui să apară următoarea secvență: camera avansată trebuie să fie situată deasupra unității, ultima - deasupra colectorului

Cea mai importantă etapă vine - este necesar să conectați toate componentele împreună și să conectați rețeaua de alimentare cu apă la sistemul finit. Pentru a face acest lucru, va trebui să vizitați un magazin de instalații sanitare și să achiziționați accesoriile, adaptoarele, racletele și alte supape de închidere necesare. Secțiunile de înaltă presiune sunt recomandate pentru a fi conectate cu o țeavă cu diametrul de 0,5 ", cu presiune scăzută - 1".

Punerea în funcțiune se efectuează după cum urmează:

1. Unitatea este umplută cu apă prin orificiul de scurgere inferior
2. O cameră avansată este conectată și nivelurile de lichid sunt ajustate
3. Este necesar să mergeți de-a lungul sistemului și să verificați dacă nu există scurgeri
4. Totul este pregătit pentru utilizare zilnică

Puteți realiza un colector solar cu propriile mâini suficient de repede, nu este o treabă foarte dificilă. Pentru a-l folosi în țară, vara, nu aveți nevoie de circuite complexe și echipamente speciale:

• Dacă este nevoie de apă numai în exterior (duș în aer liber, apă caldă pentru spălat, piscină, spălat vase, alte nevoi de uz casnic), rezervorul este instalat și în exterior.
• Când este nevoie de apă în casă, rezervorul va fi instalat în interior.
• Într-un astfel de sistem, există o circulație naturală a lichidului, astfel încât rezervorul trebuie instalat cu 8-10 centimetri deasupra nivelului bateriei.
• Pentru a conecta rezervorul la baterie (absorbant), aveți nevoie de țevi cu un anumit diametru.
• Cu o lungime mare a sistemului, este mai bine să instalați o pompă care să îmbunătățească mișcarea lichidului de răcire.

Colector solar din țevi metal-plastic

Tipuri de colectoare solare

Inginerii au dezvoltat concentratoare plate, tubulare cu vid, concentratoare cu reflectoare cilindrice parabolice, antene, turnuri solare și alte tipuri de instalații. Cele mai populare pentru uz casnic sunt încălzitoarele de apă plate și cu vid.

Tabel: caracteristici comparative ale colectoarelor plate și de vid

Colector plat	Colector de vid
Ușor de făcut cu propriile mâini din materiale uzate.	Fabricat într-un mediu industrial sau asamblat din piese din fabrică.
Plătește repede.	Se plătește de trei ori mai mult decât plat.
Mai puțin probabil să se supraîncălzească pe timp cald.	Împiedică revenirea căldurii acumulate în mediu.
Funcționează eficient vara sau în țările cu climă caldă.	Potrivit pentru regiunile reci, funcționează iarna la temperaturi de până la -30 ° C.
Are o vânt mare, deci o rafală puternică de vânt o poate sufla de pe acoperiș.	Vântul trece liber între tuburile de vid, astfel încât probabilitatea ca colectorul să nu fie lovit de furtună este mai mare.
Se curăță de zăpadă, îngheț și gheață.	Productivitatea este de 2-3 ori mai mare decât cea a unui colector plat (cu suprafețe egale).

Caracteristici ale încălzitoarelor solare cu ecran plat

Dispozitivul este un panou, în interiorul căruia există tuburi de cupru cu un strat întunecat. Încălzesc apa, care este apoi colectată într-un rezervor și utilizată pentru alimentarea cu apă caldă (alimentare cu apă caldă). Dacă faceți colectorul dvs., componentele scumpe pot fi înlocuite cu materialele disponibile:

• în loc de țevi de cupru, puteți lua oțel, polietilenă sau doar un radiator de la un frigider vechi;
• un cadru din lemn poate deveni un înlocuitor pentru unul metalic, deși cântărește mai mult;
• absorbantul cromat va înlocui vopseaua neagră obișnuită;
• o foaie de sticlă sau policarbonat celular va servi drept acoperire de protecție, iar spuma va servi ca încălzitor.

Principalul lucru este să asigurați etanșeitatea panoului, dar pentru aceasta este suficient să sigilați toate cusăturile cu silicon de construcție. Principalul dezavantaj al acestor dispozitive este că lichidul de răcire încălzit radiază căldură în aer și se răcește puțin înainte de a intra în rezervorul de stocare. Utilizarea izolației termice și etanșarea cusăturilor este concepută pentru a combate exact acest efect.

Părțile scumpe ale unui colector industrial pot fi înlocuite cu omologi mai ieftini, de exemplu, țevile de oțel pot fi utilizate în locul țevilor de cupru, iar cadrul dispozitivului poate fi din lemn

Dacă nu se ia apă din colectorul plat, într-o zi fierbinte și însorită se poate încălzi până la 190-210 ° C, ceea ce poate duce la ruperea țevilor cu lichid de răcire sau elemente de legătură. Pentru cei care folosesc ocazional un încălzitor solar de apă, este important să instalați un rezervor de stocare care poate elimina excesul de presiune în conducte. O altă opțiune este utilizarea uleiului mineral mai degrabă decât a apei ca radiator. Punctul său de fierbere este mai mare, ceea ce reduce riscul de deteriorare a sistemului. În acest caz, este necesar un schimbător de căldură, în care uleiul să transfere căldura acumulată în apă fără contact direct.

Colectoarele solare plate sunt mai ieftine și mai ușor de fabricat, dar sunt potrivite doar pentru utilizarea de vară în țară sau ca încălzitor auxiliar de apă. Folosiți-le numai pentru apă caldă menajeră.

Caracteristicile colectoarelor de vid

Acest tip de încălzitor solar de apă este format din tuburi individuale, fiecare dintre ele aflându-se într-un mediu fără aer.Acest design a făcut posibilă reducerea pierderilor de căldură pe drumul de la colector la rezervorul de stocare și creșterea eficienței sistemului. Datorită acestui fapt, aspiratoarele funcționează perfect în timpul anotimpurilor schimbătoare (toamna, primăvara) și iarna.

Colectorul de vid este format din tuburi plasate într-un mediu fără aer

Tuburile de cupru sunt, de asemenea, utilizate în încălzitoarele solare de vid sub formă de vid, deoarece acest material asigură un bun transfer de căldură și igienă în același timp. Restul elementelor sunt similare: sticlă (borosilicat pentru o mai bună transmisie a căldurii), dedesubt este un strat absorbant de culoare neagră, un tub cu un purtător de căldură și un substrat. Etanșeitatea sistemului este mai ușor de asigurat, deoarece există o singură cusătură - conexiunea dintre tub și rezervorul de stocare.

Conductele separate sunt conectate la conducta principală a încălzitorului de apă cu vid

Apa rece se încălzește treptat de la contactul alternativ cu țevile fierbinți de cupru. Aceasta este singura modalitate de a disipa căldura dintr-o instalație solară sub vid, deci este important să îi asigurați un flux regulat de apă rece, adică să folosiți apă fierbinte pe tot parcursul zilei. Pentru a crește durabilitatea sistemului, antigelul este utilizat ca lichid de răcire în colectoarele solare sub vid. Acesta tolerează încălzirea bine până la 300 ° C și nu îngheață atunci când temperatura dispozitivului scade la -40 ° C într-o zi înnorată.

Pentru alimentarea cu apă caldă pe tot parcursul anului și încălzirea unei case de țară, este necesar un colector solar vidat. Este mai scump, dar mai eficient și mai fiabil decât unul plat.

Este imposibil să creați un colector solar cu vid complet cu propriile mâini: realizarea unui tub cu pereți groși din sticlă borosilicată este de neconceput în condiții artizanale. Prin urmare, o opțiune mai fiabilă ar fi cumpărarea baloanelor din fabrică (sunt oferite soiuri coaxiale și de pene) și asamblarea încălzitorului solar de apă la fața locului. Dar, deoarece chiar și o astfel de muncă necesită abilități remarcabile de lăcătuș, este mai bine să cumpărați un produs finit cu o garanție de la producător.