DIY Solární Ohřívač Vody: Schéma, Zařízení Atd. + Video

2024 Autor: Bailey Albertson | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 12:56

Solární ohřívač vody: možnost využití geo-kolektoru a vlastní výroby zařízení

Slunce je největším zdrojem bezpečné a bezplatné energie. A pokud jej dříve lidé nemohli použít, nyní existují technologie, které pomáhají zajistit domu teplo a teplou vodu pouze na úkor slunce. Použití kolektorů je nákladově efektivní a cenově dostupný způsob, jak učinit venkovský dům pohodlnějším. Musíte si jen vybrat ten správný solární kolektor (nebo si ho vyrobit sami) a poté jej zavést do stávajícího topného systému.

Obsah

• 1 Co je solární ohřívač vody

  1.1 Rozsah použití solárních elektráren

• 2 typy solárních kolektorů

  • 2.1 Tabulka: Srovnávací charakteristiky plochých a vakuových kolektorů
  • 2.2 Vlastnosti plochých solárních ohřívačů vody
  • 2.3 Vlastnosti vakuových kolektorů

• 3 Ve kterém systému integrovat solární ohřívač vody

  • 3.1 Druhy oběhu
  • 3.2 Volba typu cirkulačního okruhu

• 4 Jak vyrobit plochý solární kolektor vlastníma rukama

  • 4.1 Nástroje a materiály pro práci
  • 4.2 Video: jak vyrobit plochý měděný trubkový solární ohřívač vody
  • 4.3 Instalace solárního kolektoru
  • 4.4 Údržba solárních kolektorů
• 5 Video: pokyny pro montáž solárního kolektoru z hliníkových plechovek

Co je solární ohřívač vody

Kolektor (ohřívač vody) je zařízení, které sbírá energii ze slunečních paprsků a přeměňuje ji na teplo. Slunce ohřívá chladicí kapalinu v kolektoru, která se pak používá k zásobování teplou vodou a k vytápění nebo výrobě elektřiny.

Moderní solární ohřívače vody mohou být složité, ale každý majitel soukromého domu si může samostatně vyrobit zařízení pro své vlastní potřeby. Hlavní věcí je zjistit, k čemu je toto zařízení.

Tři kolektory plně uspokojují potřeby rodiny v oblasti teplé vody a vytápění

Rozsah použití solárních elektráren

V naší zemi je výraz solární ohřívač vody stále spojován s černou nádrží na střeše letního sprchového stánku, ale tato technologie se úspěšně používá po celém světě. Solární kolektory jsou běžné v jižních oblastech Evropy. Obyvatelé soukromých domů v Itálii, Španělsku a Řecku jsou ze zákona povinni používat solární ohřívače vody. Ani Čína nezaostává za Západem. Tam jsou solární ohřívače vody instalovány na střechách výškových budov a dodávají teplou vodu všem bytům. V roce 2000 bylo na světě tolik solárních elektráren, které by dohromady dohromady zabíraly více než 71 milionů m ². Téměř 15 milionů m ² z nich by bylo evropských.

Solární vakuové kolektory téměř úplně zabírají střechy čínských nových budov

Taková zařízení se používají pro zásobování teplou vodou pro domácí a průmyslové budovy, vytápění soukromých domů, administrativních budov, dílen. Jsou nejvíce žádané v potravinářském a textilním průmyslu, protože právě v této oblasti existuje mnoho výrobních procesů využívajících horkou vodu.

V soukromém sektoru má každá osoba z Německa 0,14 m ² plochy solárních kolektorů, z Rakouska - 0,45 m ², z Kypru - 0,8 m ² a z Ruska - 0,0002 m ². Intenzita slunečního světla v Rusku pouze o 0,5 kWh / m ² nižší než na jihu Německa. To znamená, že nízká popularita solárních kolektorů v severních oblastech není způsobena geografickými důvody.

Dokonce i vodu v bazénu lze ohřát pomocí rozsáhlého systému rozdělovače

Druhy solárních kolektorů

Inženýři vyvinuli ploché, trubkové s vakuem, parabolické koncentrátory reflektorů, antény, solární věže a další typy instalací. Nejoblíbenější pro domácí účely jsou ploché a vakuové ohřívače vody.

Tabulka: Srovnávací charakteristiky plochých a vakuových kolektorů

Plochý kolektor	Vakuové potrubí
Snadno provedete vlastními rukama ze šrotu.	Vyrobeno v průmyslovém prostředí nebo smontováno z továrních dílů.
Rychle se vyplácí.	Vyplácí se třikrát déle než ploché.
Méně pravděpodobné, že se v horkém počasí přehřeje.	Zabraňuje návratu akumulovaného tepla do prostředí.
Funguje efektivně v létě nebo v zemích s horkým podnebím.	Vhodný do chladných oblastí, pracuje v zimě při teplotách do -30 o C.
Má vysoké větrné zatížení, takže silný poryv větru jej může odfouknout ze střechy.	Vítr volně prochází mezi vakuovými trubicemi, takže pravděpodobnost, že kolektor nebude zasažen bouří, je vyšší.
Čistí se od sněhu, mrazu a ledu.	Produktivita je 2–3krát vyšší než u plochého kolektoru (se stejnými plochami).

Vlastnosti plochých solárních ohřívačů vody

Zařízení je panel, uvnitř kterého jsou měděné trubky s tmavým povlakem. Ohřívají vodu, která se poté shromažďuje v nádrži a používá se k zásobování teplou vodou (přívod teplé vody). Pokud si sběratel vyrobíte sami, lze drahé komponenty nahradit dostupnými materiály:

• místo měděných trubek si můžete vzít ze staré chladničky ocel, polyetylén nebo jen radiátor;
• dřevěný rám se může stát náhradou za kovový, i když váží více;
• pochromovaný absorbér nahradí obvyklou černou barvu;
• vrstva skla nebo pórovitý polykarbonát dobře poslouží jako ochranný kryt a pěna bude sloužit jako ohřívač.

Hlavní věcí je zajistit těsnost panelu, ale k tomu stačí utěsnit všechny švy konstrukčním silikonem. Hlavní nevýhodou takových zařízení je, že ohřívaná chladicí kapalina vyzařuje teplo do vzduchu a před vstupem do akumulační nádrže trochu ochlazuje. Použití tepelné izolace a utěsnění švů je navrženo tak, aby přesně tento účinek potlačilo.

Drahé části průmyslového kolektoru lze nahradit levnějšími protějšky, například lze místo měděných trubek použít ocelové trubky a rám zařízení může být vyroben ze dřeva

Není-li voda odebírána z plochého kolektoru, může se za horkého slunečného dne zahřát na 190–210 ^o C, což může vést k prasknutí potrubí chladicí kapalinou nebo spojovacími prvky. Pro ty, kteří občas používají solární ohřívač vody, je důležité instalovat akumulační nádrž, která může eliminovat přetlak v potrubí. Další možností je použít jako chladič minerální olej místo vody. Jeho bod varu je vyšší, což snižuje riziko poškození systému. V tomto případě je nutný výměník tepla, ve kterém bude olej přenášet akumulované teplo do vody bez přímého kontaktu.

Vlastnosti vakuových kolektorů

Tento typ solárního ohřívače vody se skládá z jednotlivých trubek, z nichž každá je v bezvzduchovém prostředí. Tato konstrukce umožnila snížit tepelné ztráty na cestě z kolektoru do akumulační nádrže a zvýšit účinnost systému. Díky tomu vakuové kolektory fungují perfektně při střídání ročních období (podzim, jaro) i v zimě.

Vakuové potrubí se skládá z trubek umístěných v bezvzduchovém prostředí

Měděné trubky se také používají ve vakuových solárních ohřívačích vody, protože tento materiál zajišťuje dobrý přenos tepla a zároveň hygienu. Zbytek prvků je podobný: sklo (borosilikát pro lepší přenos tepla), pod ním je černá absorpční vrstva, trubka s chladicí kapalinou a substrát. Je snazší zajistit těsnost systému, protože existuje pouze jeden šev - spojení mezi trubkou a zásobní nádrží.

Samostatné potrubí je připojeno k hlavnímu potrubí vakuového ohřívače vody

Studená voda se postupně ohřívá ze střídavého kontaktu s horkými měděnými trubkami. To je jediný způsob, jak odvádět teplo z vakuové solární elektrárny, takže je důležité zajistit mu pravidelný tok studené vody, tj. Používat horkou vodu po celý den. Nemrznoucí směs se používá jako chladivo ve vakuových solárních kolektorech ke zvýšení životnosti systému. Snáší ohřev na 300 ^o C a nezamrzá při zatažené obloze se teplota zařízení se sníží na -40 ^až S.

Vytvoření plnohodnotného vakuového solárního kolektoru vlastními silami je nemožné: výroba silnostěnné trubice z borosilikátového skla je v řemeslných podmínkách nemyslitelná. Spolehlivější možností by proto bylo zakoupení továrních baněk (jsou nabízeny koaxiální a peří) a montáž solárního ohřívače vody na místě. Ale protože i taková práce vyžaduje pozoruhodné zámečnické dovednosti, je lepší koupit hotový výrobek se zárukou od výrobce.

Do kterého systému integrovat solární ohřívač vody

Aby mohla z kohoutku vytékat teplá voda, je důležité nejen zvolit kolektor, ale také pro něj vytvořit celý systém ze zásobníku, spojovacích potrubí, kohoutků a dalších prvků.

Druhy oběhu

Zjistěte, zda můžete instalovat akumulační nádrž nad hladinu potrubí. Záleží na tom, který ze dvou typů oběhu bude v systému.

1. Přirozený oběh se vytváří díky rozdílu v hustotě mezi studenou a teplou vodou. Ohřátá kapalina má tendenci stoupat, což určuje umístění akumulační nádrže. Pokud je střecha složitá, vyberte dobře osvětlené místo pro potrubí a umístěte nádrž pod hřeben.

   

   Při přirozené cirkulaci se voda pohybuje systémem kvůli rozdílu v hustotě mezi studenou a horkou vodou.

2. Systémy s nuceným oběhem fungují díky čerpadlu, které čerpá teplou vodu do připravené nádrže. V tomto případě je možné umístit prvky systému daleko od sebe, například umístit skladovací nádrž v podkroví nebo v suterénu. Je to lepší pro exteriér a vyžaduje menší úsilí k izolaci samotné nádrže. Trubky vedoucí ze kolektoru do nádrže však musí být opatřeny tepelnou izolací, jinak hrozí nebezpečí ztráty veškerého tepla. Nucený oběh vyžaduje použití elektřiny, takže pokud v chatě není elektřina nebo pokud elektřina často zhasne, tato možnost nebude fungovat.

   

   V systémech s nuceným oběhem se horká voda pohybuje čerpadlem

Pokud se rozhodnete použít olej pro přenos tepla v potrubí, zajistěte čerpadlo pro nucený oběh. Jinak systém kvůli nízkému koeficientu roztažnosti oleje jednoduše nebude fungovat.

Volba typu cirkulačního okruhu

Běžné jsou tři typy systémů:

1. Otevřená smyčka. Toto je nejjednodušší způsob dodávky teplé vody do vašeho domova. Jeho hlavní rozdíl spočívá v tom, že chladicí kapalinou v kolektoru je nutně voda. Nejprve se ohřívá v trubkách, poté vstupuje do skladovací nádrže a poté přímo do faucetu v kuchyni nebo v koupelně. To znamená, že voda necirkuluje v kruhu, ale nová část se zahřívá pokaždé v otevřeném okruhu.

   

   V systému s horkou vodou s otevřenou smyčkou voda necirkuluje v kruhu

2. Jednookruhový. Je vhodnější, když se předpokládá vytápění domu pomocí slunečního tepla nebo zlevnění provozu elektrického vytápění. Rozdíl je v tom, že voda ohřívaná sluncem vstupuje do topných trubek. Chladicí kapalina se v systému pohybuje v kruhu. Jedná se o uzavřený oběhový cyklus. Jelikož se solární kolektor používá v zimě i mimo sezónu, zvolte vakuové modely a do systému zahrňte další ohřívač. Elektrický nebo plynový kotel pomáhá přivést chladicí kapalinu na požadovanou teplotu v chladných a oblačných dnech i v noci.

   

   V jednookruhovém cirkulačním systému pracuje solární kolektor paralelně s kotlem

3. Dvojitý okruh. Tato možnost zahrnuje přenos tepla z kolektoru do systému prostřednictvím speciálního tepelného výměníku. Protože nedochází k přímému kontaktu chladicí kapaliny s vodou, používá se v kolektoru olej nebo nemrznoucí směs. Systém je optimální pro venkovské domy, ve kterých lidé žijí po celý rok. V něm se kolektor používá jak pro zásobování teplou vodou, tak pro topení současně. Zpravidla je do něj integrován kotel a / nebo kotel pro dodatečný ohřev vody a používá se několik kolektorů (v závislosti na počtu obyvatel a klimatických vlastnostech regionu).

   

   Ve dvouokruhovém cirkulačním systému nedochází k přímému kontaktu mezi chladicí kapalinou solárního ohřívače vody a vodou

Jak vyrobit plochý solární kolektor s vlastními rukama

To vyžaduje nákres. Budete také muset vypočítat plochu ohřívače vody v souladu s potřebami rodiny. Tento parametr je určen vzorcem: A = K * F * SF / (G * η) AW = 1 / (G * η) A = K * F * SF * AW, kde:

• A - plocha kolektoru, m2;
• AW je zmenšená plocha, která je schopná generovat 1 kW * hodinu denně, m2 * den / (kW * hodinu);
• Η - účinnost jednoho kolektoru,%;
• G - celkové sluneční záření za den, typické pro danou oblast, kW * hod / (m2 * den);
• K - koeficient zohledňující hodnotu úhlu sklonu kolektorů a jejich orientaci vzhledem ke světovým stranám;
• F je energie potřebná k ohřevu vody za den, kW * hodina / den;
• SF je podíl sluneční energie na pokrytí potřeby tepla,%.

Pro konstrukci kolektoru budete potřebovat podrobný výkres s uvedením počtu a velikosti dílů

Nástroje a materiály pro práci

Pro výrobu plochého solárního kolektoru o rozměrech 2,28 x 1,9 x 0,1 m s kovoplastovými trubkami a dřevěným rámem budete potřebovat:

• pila na železo nebo přímočará pila na řezání dřeva a překližky;
• nůžky na kovoplastové trubky;
• šroubovák;
• kartáče a stříkací pistole nebo plechovka stříkací barvy k zčernání namontovaných trubek.

Sekvenování:

1. Z dvou desek překližky o rozměrech 1,52 x 1,52 m, tloušťce 1 cm, sestavte krabici pro základnu kolektoru. Jeden z nich je vyříznut pro vytvoření stran pro detaily: velikost 0,76x0,38 m - 4 ks, 1,52x0 0,76 m - 1 PC.

   

   Překližkové desky se používají k vytvoření sběrné krabice

2. Vnitřní povrch výsledné krabice natřete černou matnou barvou a vnější povrch bílou barvou nebo zakryjte ochranným lakem.

3. Vytvořte rám pro připevnění krabice z lišty 5x5 cm, podle přiloženého schématu. Celkem bude zapotřebí 60 m dřeva. Před montáží je důležité ošetřit součásti přípravkem na ochranu dřeva, aby byl materiál chráněn před extrémními srážkami a teplotami. Připevněte díly pomocí šroubů do dřeva pomocí kovových rohů 5x5 cm.

   

   Stojan (rám) na krabici je vyroben z lišty

4. Upevněte krabici na připravený stojan a proveďte další montáž na tomto šikmém stojanu.

5. Udělejte značení, kam budou trubky vedeny a kam se vejdou. Vybarvěte je také černě, aby nedošlo ke zvýšení tepelných ztrát.

   

   Pro bezpečnou fixaci jsou montážní trubky umístěny ve čtyřech řadách

6. Vystřihněte 0,5 `` silné vyztužené plastové trubky na kousky na požadovanou délku. Abyste se vyhnuli chybě, použijte jako referenci první úryvek. Měli byste získat 45 kusů po 2,14 m.
7. Sestavte hada z trubek na stojanu pomocí šroubení pro kovoplastové trubky v zatáčkách. Je zapotřebí celkem 44 úhlových kolen typu „máma-máma“a „máma-táta“a 88 adaptérů od kovoplastové trubky k armatuře. K utěsnění spojů použijte těsnicí závit. Na začátku a na konci hada upevněte adaptéry pro připojení přívodu vody a vypouštěcí hadice.

8. Natřete strukturu černě pomocí stříkací pistole nebo plechovky.

   

   Sběratelská cívka je natřena černou barvou

9. Připojte cívku k čerpadlu a při čerpání vody se ujistěte, že nedochází k úniku. Pokud některý spoj není dostatečně utažený, vypusťte jej a znovu sestavte a poté znovu zkontrolujte.

10. Horní část krabice zakryjte čirým sklem nebo pevným polykarbonátem. Pokud není možné použít pevný plech, vyrobte hliníkový rám o velikosti dostupných fragmentů (nejlépe ne více než čtyři) a panely bezpečně zajistěte. Opatrně ošetřete každý spoj transparentním silikonem, aby byl ohřívač vody těsný.

    

    Sběratelský štít lze sestavit z několika kusů, což dále zpevňuje klouby

Podle popsaného schématu je sestaven kolektor s výkonem 1,6-2 kW.

Video: jak vyrobit plochý měděný trubkový solární ohřívač vody

Instalace solárních kolektorů

Zařízení je instalováno na střeše. Tato možnost je vhodná pro venkovské domy a výškové budovy. Je lepší, když je střecha šikmá a úhel sklonu se blíží zeměpisné šířce této oblasti. V tomto případě budete muset připevnit držáky k deskám na jižní straně pomocí střešního materiálu. Kolektor bude umístěn 15-20 cm nad úrovní střechy, rovnoběžně s rampou. Toto je nejharmoničtější řešení, zvláště pokud je v domě použito několik ohřívačů vody. Někdy je kolektor zapuštěn do střechy, takže ochranná clona je v jedné rovině s dekorativní střešní krytinou. Tato metoda je však mnohem nákladnější a může oslabit střešní konstrukci.

Nejlepší je namontovat systém plochých kolektorů na šikmou střechu

Na plochých střechách jsou kolektory namontovány na speciálních konstrukcích, které je drží v daném úhlu. Stojany lze zakoupit hotové nebo svařovat samostatně z rohů. Kovová konstrukce je připevněna k základně pomocí velkých kotevních šroubů.

Na ploché střeše jsou kolektory namontovány na speciálních konstrukcích

V letních chatkách jsou solární kolektory instalovány vedle domu nebo bazénu na otevřeném slunném místě. V takovém případě si vyberou místo na již vytvořeném webu nebo vybaví spolehlivou základnu samostatně. K tomu budete potřebovat obdélníkovou plošinu s ucpaným objemovým polštářem, hydroizolací a povlakem z dlažebních desek, porcelánového kameniny a jiného odolného, tvrdého a povětrnostně odolného materiálu. Na něj se následně namontuje kovový nebo dřevěný stojánek, na který se připevní solární kolektor.

Instalace solárního kolektoru na podpěry, které nemají společnou základnu, je považována za méně spolehlivou, ale pomáhá šetřit místo

Údržba solárních kolektorů

Jako každé jiné zařízení vyžaduje zařízení servis. Nejběžnější díla:

1. Mytí skla. Ochranný panel kolektoru se v průběhu času zakalí od prachu a usazenin. Aby to nemělo vliv na účinnost systému, vyplatí se jej čistit jednou měsíčně (během pracovní doby) běžným čisticím prostředkem na sklo nebo jen mýdlovou vodou (pokud průhledný panel není vyroben ze skla). Protože je skříň utěsněna, nejsou nutné žádné přípravné práce k odstavení systému.
2. Vypouštěcí ploché kolektory, pokud se nepoužívají v zimě. Mrznoucí voda během zamračeného zimního počasí může prasknout potrubí a armatury. Proto s nástupem chladného počasí je nutné vypnout přívod vody a úplně vypustit kapalinu z potrubí. Potom bude příští chata sběratel připraven znovu do práce. Zbytek solárního ohřívače vody je odolný vůči povětrnostním vlivům, takže není nutné jej sejmout ze střechy venkovského domu.
3. Výměna chladicí kapaliny, pokud se zhorší v důsledku porušení provozních pravidel. Nemrznoucí směs použitá ve vakuových solárních kolektorech je velmi citlivá na přehřátí. Pokud ohřívač vody nemohl přenášet teplo do vody (v domě nebyla použita horká voda, topný systém byl vypnutý), v kapalině se tvoří vločky a ucpávají se tenké měděné trubky a filtr. Ve výsledku kolektor není schopen normálně vykonávat své funkce. V takovém případě zcela vypusťte nemrznoucí směs z každé baňky, propláchněte trubku a naplňte systém novou specializovanou nemrznoucí směsí (pro sběratele, ne automobily). Filtr by měl být také vyčištěn a vložka vyměněna. Po spuštění systému se ve filtru mohou náhodně objevit zbytky vloček, proto je nutné jej po první den provozu kolektoru ovládat a případně vyčistit kartuše.

4. Výměna rozbitého skla. Ochranný panel se někdy zlomí kvůli krupobití, vandalům a dalším důvodům. Není těžké vyměnit sklo v plochém kolektoru: stačí odstranit staré a opravit nové silikonovým tmelem. Práce nebude trvat déle než půl hodiny, nemusíte vypínat systém. Ve vakuovém potrubí bude nutné vyměnit celou žárovku. Budete si jej muset objednat od stejného výrobce.

   

   Je lepší svěřit výměnu poškozené baňky vakuového potrubí profesionálům.

Pokud byl kolektor zakoupen, při první poruše stojí za zavolání veliteli a během záruční doby - kontaktujte zástupce výrobce. Domácí solární ohřívač vody bude muset být opraven samostatně, ale najít poruchu a opravit ji v domácím produktu je mnohem jednodušší než v továrně. Zkušenosti opravářů kolektorů naznačují, že je nejprve nutné zkontrolovat stav ventilů, čidel, zásobníku a čerpadla, protože jsou méně spolehlivé než samotná solární elektrárna.

V systémech TUV se solárním kolektorem nejčastěji selhávají ventily a snímače.

Video: pokyny pro montáž solárního kolektoru z hliníkových plechovek

Majitelé solárních kolektorů jsou si jisti: jakmile vyhodnotíte schopnosti tohoto zařízení, jednoduše se bez něj neobejde. Nyní můžete svému domu nebo letní chatě poskytnout levné a bezpečné teplo.