Zračni solarni kolektori: njihove karakteristike i metode proizvodnje. Zračni solarni kolektori Zračni solarni kolektor iz ispušnih cijevi

Što je solarni kolektor

Zadaća solarnog kolektora je prikupiti toplinsku energiju sunčevog zračenja i prenijeti je na neku tvar koja će je potom prenijeti do “adresata”. Ta se tvar naziva rashladno sredstvo i može biti ili tekućina (najčešće voda) ili plinovi (gotovo uvijek zrak).

Voda je učinkovitije rashladno sredstvo, budući da je njezin toplinski kapacitet mnogo veći od zraka, ali njegova je uporaba povezana s određenim poteškoćama: ispuštanje viška topline ljeti ili zaštita od smrzavanja zimi. Zrak neće moći prenijeti toliku količinu energije, ali je dizajn zračnih kolektora puno jednostavniji, puno su pouzdaniji i sigurniji. A napraviti solarni zračni kolektor vlastitim rukama puno je lakše nego napraviti vodeni. Usput, zrak je prva rashladna tekućina koju su ljudi počeli koristiti. Koje prednosti ima zrak kao rashladno sredstvo:

• Zrak nije podložan smrzavanju i vrenju.
• Zrak nije otrovan.
• Zrak ne treba imati nikakve posebne kvalitete (antifriz se dodaje u vodene sustave); uvijek je dostupan.

Zračni se široko koriste u sustavima zračnog grijanja kako stambenih zgrada tako i podruma, garaža i skladišta. U kojim zemljama se točno zračni solarni sustavi najviše koriste, vrlo rječito pokazuje dijagram.

Jasno je da ekonomski najrazvijenije zemlje nimalo ne zanemaruju sposobnost Sunca da grije zrak. A mi smo, nažalost, još uvijek među onih 4,3% ostalih.

Dizajn i princip rada zračnog solarnog kolektora

Solarni zračni kolektor sastoji se od nekoliko glavnih dijelova:

• Cijela struktura kolektora postavljena je u izdržljivo i zapečaćeno kućište, koje je nužno opremljeno toplinskim izolatorom. Toplina zarobljena unutar kolektora ne bi trebala "curiti" van.
• Glavni dio svakog kolektora je solarna prijemna ploča, koja se također naziva apsorber ili apsorber. Zadatak ovog panela je primanje sunčeve energije i prijenos u zrak, stoga mora biti izrađen od materijala s najvećom toplinskom vodljivošću. Takva svojstva dostupna u svakodnevnom životu su bakar i aluminij, rjeđe čelik. Za bolji prijenos topline donji dio apsorbera je što veći, pa se mogu koristiti rebra, valovite površine, perforacije i druge metode. Za bolju apsorpciju sunčeve energije, prihvatni dio apsorbera je obojen u tamnu mat boju.
• Gornji dio kolektora je hermetički zatvoren prozirnom izolacijom, koja može biti kaljeno staklo ili pleksiglas, ili polikarbonatno staklo.

Orijentirani su prema jugu i daju površini takav nagib da maksimalna količina sunčeve energije pada na površinu. Kako kažu stručnjaci - za maksimalnu insolaciju. Hladni vanjski zrak prirodno ili prisilno ulazi u prihvatni dio, prolazi kroz rebra apsorbera i izlazi iz drugog dijela, opremljenog prirubnicom za spajanje sa zračnim kanalom koji vodi u grijanu prostoriju. Vrijedno je napomenuti da postoji mnogo mogućnosti dizajna solarnih kolektora, a gore opisani prikazan je samo kao primjer.

Grijanje zraka pomoću solarnih kolektora ne može u potpunosti zamijeniti glavno grijanje u našoj klimatskoj zoni, ali će biti vrlo dobra pomoć čak iu mraznim zimskim sunčanim danima.

Cijene popularnih modela solarnih kolektora

Solarni kolektori

Određivanje mjesta postavljanja i raspoloživog prostora

Prije svega, morate odlučiti o mjestu ugradnje solarnog kolektora zraka, jer to može uvelike utjecati na njegovu učinkovitost. Treba uzeti u obzir nekoliko čimbenika:

• Solarni zračni kolektor treba biti smješten što bliže mjestu gdje će strujati zagrijani zrak, jer gubici u zračnim kanalima mogu postati takvi da uporaba kolektora bude nepraktična.
• Kolektor treba postaviti s južne strane kuće ili drugog objekta i po mogućnosti pod određenim nagibom kako bi se osigurala maksimalna insolacija. Ako to nije dostupno, trebali biste ga pokušati instalirati što bliže južnoj strani. Ovisnost insolacije o azimutu i kutu ugradnje prikazana je na dijagramu.

• Okolni objekti, zgrade i biljke ne smiju ometati prirodno osvjetljenje površine kolektora.

Na odabranoj lokaciji koja zadovoljava sve uvjete treba vidjeti na kojoj se površini može postaviti solarni kolektor. Očito, što je veća površina kolektora, to će biti produktivniji.

Odabir izvedbe kolektorskog apsorbera

Apsorber (apsorber) je najvažniji dio svakog solarnog kolektora i njegova izvedba uvelike ovisi o njegovoj izvedbi. Tvornički modeli koriste dijelove izrađene od posebnih legura s posebnim visoko selektivnim premazom, ali to uglavnom određuje visoku cijenu. Naš zadatak je pronaći materijal koji je dostupan, a koji će se, unatoč tome, dobro nositi sa svojom funkcijom - uhvatiti sunčevu toplinu i prenijeti je u zrak.

A takav pristupačan materijal je obična aluminijska limenka Coca-Cole, piva ili drugih pića. Nećemo opisivati ​​kako prikupiti potrebnu količinu praznih spremnika, već ćemo se usredotočiti na ona prekrasna svojstva koja omogućuju korištenje aluminijskih limenki kao apsorbera:

• Prvo, limenke su izrađene od aluminija (čelik je vrlo rijedak) i ima vrlo visoku toplinsku vodljivost.
• Drugo, sve limenke bilo kojeg pića imaju iste dimenzije: donji promjer je 66 mm, gornji promjer je 59 mm, visina limenke od 0,5 litara je 168 mm.
• Treće, limenke su napravljene na način da se u pakiranju stavljaju jedna na drugu, odnosno savršeno pristaju jedna uz drugu.
• I na kraju, tanki aluminij od kojeg su izrađene limenke može se lako obraditi dostupnim alatima.

Kako se nakuplja potreban broj aluminijskih limenki, potrebno ih je temeljito oprati deterdžentom i osušiti. Inače će u budućnosti ispuštati neugodan miris, s kojim će se teže nositi.

Izrada tijela kolektora i njegova toplinska izolacija

Ovisno o dostupnoj površini kolektora, izračunavaju se njegove ukupne dimenzije. U ovom se članku predlaže izrada solarnog zračnog kolektora dimenzija 8 x 8 aluminijskih limenki od 0,5 litara, ukupne dimenzije koje će biti približno 1400 * 670 mm. Jedan list šperploče debljine 21 mm, standardne veličine 1525*1525 mm dovoljan je za izradu cijelog solarnog kolektora, a debljina šperploče će osigurati potrebnu čvrstoću i krutost konstrukcije.

Za izradu kućišta potrebno vam je:

Pažljivo označite list šperploče. Za sakupljač će vam trebati:

• Stražnji zid mjeri 1400 * 670 mm.
• Dvije bočne stijenke 1400*116 mm.
• Dva krajnja zida 630*116 mm.
• Dvije vodilice za limenke 630*116 mm.

Prilikom označavanja vrijedi uzeti u obzir da je za daljnju obradu rubova dijelova potrebno dati dopuštenje od 3-5 mm sa svake strane. Kako bi se osiguralo da se rezanje odvija bez kvarova, bolje je crtati linije svijetlim markerom.

Šperploču je najbolje rezati kružnom pilom, a što su manji zubi na disku, to bolje. Za ravnomjernije rezanje Možete koristiti vodilicu, koja se može koristiti kao list iverice s tvorničkim rubom. Vodilica se može zategnuti stezaljkama na šperploču.

Ako rez ide preko vlakana, onda je bolje prvo prorezati gornji sloj oštrim nožem uz metalno ravnalo, tako će biti manje strugotina. Nakon rezanja lima na dijelove, ako su rubovi neravni, mogu se obraditi pomoću glodalice prema predlošku dok ne budu savršeno ravni i okomiti.

Vrijeme je za sastavljanje okvira. Da biste to učinili potrebno vam je:

• Pričvrstite dvije bočne stijenke na stražnju stijenku kolektora. Možete ga pričvrstiti vijcima za namještaj 6,3*50 mm - nazivaju se i konfirmati. Neposredno prije nego što to učinite, prvo morate proći kroz bušilicu promjera 4 mm. Za pričvršćivanje možete koristiti obične vijke i razne kutove. Kolektor mora imati zabrtvljeno kućište, stoga je preporučljivo premazati spojene površine silikonskim brtvilom.

• Krajnji zidovi su pričvršćeni na stražnji zid, a zatim na bočne. Nakon toga provjerava se ispravan sklop i dimenzije.

Stražnja i bočna stijenka kolektora moraju biti izolirane, a ekstrudirana polistirenska pjena (EPS) debljine 2 cm je idealna za to prije lijepljenja izolacije na zidove, potrebno je tretirati šperploču antiseptikom ili je jednostavno obojiti. budući da se na tim mjestima može kondenzirati vlaga.

EPS ploče se mogu zalijepiti na površinu šperploče montažnom pjenom, akrilnim "tekućim noktima", "Master" ljepilom, "Moment" ljepilom - u svakom slučaju će sigurno prianjati. Glavna stvar je da je u opisu ljepila pjenasta plastika navedena kao jedna od površina za lijepljenje. Prilikom lijepljenja izolacije potrebno je osigurati da su svi spojevi potpuno zatvoreni. Ako je potrebno, u budućnosti se mogu "ispuhati" poliuretanskom pjenom.

Nakon što je cijela unutarnja površina kolektora izolirana, isti se može obložiti reflektirajućom toplinskom izolacijom, koja je podloga od stakloplastike ili pjenastog polietilena i aluminijske folije. Vrlo često ovi materijali imaju ljepljivu podlogu, što je vrlo zgodno, a ako ne, onda se mogu zalijepiti na bilo koji prikladan sastav. Spojevi moraju biti zalijepljeni aluminijskom trakom.

Vodiči za proizvodnju apsorbera

Kako bi stupovi izrađeni od aluminijskih limenki točno održavali svoju geometriju, potrebno je napraviti vodilice za njih. Da biste to učinili, prethodno su izrezana dva komada šperploče 630 * 116 mm, koja se moraju označiti i izbušiti na sljedeći način:

• Odmaknite se 53 mm od vrha i nacrtajte liniju paralelnu s dužom stranom.
• Podijelite dobivenu liniju na 9 jednakih segmenata, to jest, svaki od 70 mm, i postavite oznake. To će biti središta rupa.
• Pomoću krunskog svrdla za drvo promjera 57 mm trebate izbušiti rupe u šperploči. Ali prije toga, bolje je izmjeriti promjer prstena za potporu stabilnosti na dnu limenke, jer dimenzije mogu varirati. Ako je potrebno, odaberite drugu bušilicu. Staklenka bi trebala stati u rupu prilično čvrsto. Tijekom rada nemojte snažno pritiskati bušilicu i povremeno je ostavite da se odmori.

• Na isti način se prave oznake na gornjoj vodilici. Promjer čelnog dijela limenke nešto je veći (57,4) od stražnjeg potpornog prstena, pa ga je prije bušenja bolje izmjeriti kalibrom i odabrati odgovarajuću krunu čašice, a zatim isprobati vrh limenke.

Proizvodnja apsorbera

Za pripremu limenki za ugradnju potrebno je izvršiti niz operacija:

• Sve staklenke moraju biti provjerene trajnim magnetom. Vrlo rijetko, ali postoje čelične limenke koje treba razvrstati.
• U gornjem dijelu limenke se metalnim škarama zarežu od rupe prema rubovima, a zatim se ti "jezici" uguraju unutra. Nosite rukavice tijekom rada kako biste izbjegli posjekotine od oštrih rubova aluminija. Komad polimerne cijevi stegnut u škripcu pomoći će u vođenju oštrih jezika unutar staklenke i poravnati rubove rupe. Sve 64 staklenke obrađujemo na sličan način.

• Vrijeme je za rad na donjem dijelu. Da biste to učinili, pomoću konusne bušilice za metal, tri rupe promjera približno 20 mm izbušene su na dnu, smještene pod kutom od 120° jedna prema drugoj. Kako se staklenka ne bi zgnječila, mora se staviti u elastični trn (na primjer, komad izolacije cijevi) i ne stisnuti rukama. Sve banke se obrađuju na ovaj način.

• Za lijepljenje limenki najbolje je koristiti visokotemperaturno ljepilo-brtvilo High Heat Mortar na bazi silikatnog cementa. Koristi se za brtvljenje peći, kamina i dimnjaka. Možda će njegova vatrootpornost biti pretjerana za kolektora, ali "rezerva nije dobra za džep."

• Kako bi limenke zadržale liniju tijekom lijepljenja, potrebno je izraditi šablonu od dvije ravne ploče, međusobno pričvršćene pod kutom od 90°. Kako bi limenke pristajale na podlogu, šablona se postavlja ukoso i prislanja na zid.

• Prije lijepljenja limenke se odmašćuju bilo kojim dostupnim otapalom (aceton, br. 646, 647). Ovaj posao najbolje je obaviti vani.
• Prije nego započnete sljedeću fazu, trebate staviti gumene rukavice na ruke i imati posudu s vodom u blizini. Površine koje se lijepe se navlaže, ljepilo-brtvilo se istisne iz pištolja u ravnomjernoj “kobasici” na dno limenke, a zatim se spoji na gornji dio limenke koji se nalazi ispod.

• Navlaženim prstom u rukavici zagladite istisnuto ljepilo tako da cijeli spoj i površina uz njega bude prekrivena ljepilom. Zatim se sve te operacije ponavljaju za sve limenke jednog stupca (8 komada). Nakon toga se sve limenke stave u šablonu, poravnaju i na vrhu pritisnu utegom.
• Nakon što se lei stvrdne, stup se izvadi i pažljivo položi na vodoravnu površinu. Ostali stupovi iz limenki sastavljaju se na sličan način.

• Dok su praznine potpuno suhe, možete obojiti stražnju stijenku solarnog kolektora i vodilice za limenke u mat crnoj boji. U dobrim auto trgovinama uvijek možete pronaći takvu boju namijenjenu za prigušivače ili kočione bubnjeve.

• Bočne stijenke kolektora nije potrebno bojati, pa ih treba oblijepiti novinama zalijepljenim samoljepljivom trakom. Nakon odmašćivanja površina nanosi se boja u dva sloja.

Montaža zračnog solarnog kolektora

• Vrijeme je da počnete sastavljati apsorbersku bateriju. Da biste to učinili, svaki se stupac uklapa u odgovarajući vodič, prvo odozdo, a zatim odozgo. Prije spajanja limenke se premazuju brtvilom, a zatim se brtvilo poravna navlaženim prstom. U ovoj fazi morate biti posebno oprezni. Bolje je sakupljati na vodoravnoj površini. Nakon sastavljanja i provjere svih spojeva, možete pažljivo zategnuti dvije vodilice gumicom i ostaviti da se osuše.
• Kada se cijela struktura apsorbera osuši, može se pažljivo podići i postaviti na vrh kutije tako da razmaci iznad i ispod budu isti. Nakon toga se označava položaj vodilica, jer da biste ih ugradili u kutiju, morat ćete izrezati utor u izolaciji tako da čvrsto prianjaju i naslone se na šperploču stražnje stijenke. Nakon ugradnje, vodilice su pričvršćene s krajeva kroz bočne stijenke s namještajem potvrđeni vijci. Nakon toga, svi spojevi su zapečaćeni brtvilom.

• Za ulaz i izlaz zraka morate odmah osigurati rupe, koje je najbolje napraviti na stražnjoj stijenci. Za to je najbolje koristiti gotova rješenja u sustavu plastičnih ventilacijskih kanala, odnosno zidne ploče s prirubnicom, koje se lako montiraju u stražnji zid na ulaznim i izlaznim mjestima koja nisu zauzeta adsorberom. Da biste to učinili, pravokutna rupa je izrezana u šperploči i izolaciji prema dimenzijama ploče, a zatim je pričvršćena na zid vijcima kroz sloj brtvila.

• Ako postoji potreba za prelaskom na okrugli zračni kanal, ugradnjom kanalskog ventilatora, zaokretom itd., tada u asortimanu proizvođača postoje sve cijevi i spojnice koje treba lokalno prilagoditi.
• Gornji i donji prednji dio solarnog kolektora na mjestima ulaza i izlaza zračnih kanala moraju biti obloženi. Obloga je za to vrlo prikladna, ali ju je prethodno potrebno točno izrezati na mjeru, a zatim izolaciju na bočnim i čeonim stijenkama kolektora podrezati točno na debljinu obloge. Nakon toga se lijepi na brtvilo i njime se obrađuju svi spojevi.

• Za slikanje, kolektor se postavlja na graničnike u položaju blizu okomitog. Prije bojanja površine se odmašćuju i osuše. Boja se nanosi u više slojeva dok ne prekrije cijelu vidljivu površinu. Svaki sloj se nanosi tako da se ne stvaraju kapljice. Površina bi trebala biti duboka crna i mat.

• Nakon što se boja osuši, vrijeme je za montažu prednjeg stakla. U ove svrhe najprikladniji su akrilni pleksiglas ili polikarbonatno staklo. Prvo se stakleni list nanese na površinu, ocrtaju se njegove dimenzije, a zatim se izreže. Rubove je potrebno odmah izbrusiti i podesiti na točnu veličinu. Prije ugradnje potrebno ga je temeljito očistiti, posebno donju površinu, au pretinac s adsorberom staviti nekoliko vrećica silika gela. Spriječit će pojavu kondenzacije na unutarnjoj površini stakla.
• Prije rezanja stakla, morate tretirati sve dijelove koji su uz njega: obod kutije i vodilice s brtvilom. Štoviše, nije potrebno nanositi brtvilo na cijelu površinu, dovoljno je samo na krajeve listova šperploče. Najbolje je pričvrstiti vijcima s podloškom, prethodno izbušivši rupe. Također je poželjno prekriti rub stakla posebnim kutnim profilom za namještaj.

• Za pričvršćivanje zračnog solarnog kolektora možete na stražnju stijenku pričvrstiti nosače. Time je montaža samog kolektora završena.

Spajanje solarnog kolektora zraka

Zračni solarni kolektor može se integrirati u postojeći ventilacijski sustav ili raditi potpuno odvojeno. Čak i u nedostatku prisilne ventilacije, neumoljivi fizikalni zakoni i dalje će "gurati" zagrijani zrak kroz kolektor, ali će se taj proces odvijati prilično sporo, pa je poželjan ventilator s kapacitetom od najmanje 150 kubnih metara na sat.

Korištenje ventilatora postavlja dva važna pitanja:

1. Gdje treba postaviti ventilator: na ulazu ili izlazu iz kolektora? Ako kolektor podigne izlaznu temperaturu na 60-70 ° C (a to je sasvim moguće), tada ventilator koji tamo stoji neće dugo trajati. S druge strane, ventilator koji stoji vani izložen je atmosferskim utjecajima i teže ga je kontrolirati. U većini slučajeva još uvijek se postavlja u zatvorenom prostoru, au vrućim danima, kada je zrak već zagrijan, ventilator jednostavno nije uključen ili je spojen preko toplinskog releja.

1. Korištenje ventilatora čini neke skeptike da sumnjaju u izvedivost grijanja zraka. Nije li lakše iskoristiti energiju utrošenu na rotaciju motora ventilatora za zagrijavanje prostorije? Ali praksa pokazuje da je gore opisani dizajn kolektora još uvijek učinkovit i isplativ. Temperaturna razlika između vanjskog zraka i izlaza iz kolektora može doseći 35 °C.

Prilikom rada kolektora zraka postavlja se još jedno razumno pitanje: noću, kada nema insolacije kolektora, čak i kada ventilator ne radi, hladan zrak će prodrijeti u prostoriju. Rješenje ovog problema je vrlo jednostavno. Među komponentama za ventilacijske sustave možete pronaći posebne povratne ventile, koji se otvaraju samo pod pritiskom protoka zraka. Kada ventilator ne radi, ventil će biti zatvoren. Važno je samo pravilno ga postaviti kako ne bi začepio zračni kanal. Postoje i modeli ventilatora s ugrađenim ventilom na koje treba obratiti pozornost.

Za brzo zagrijavanje toplim zrakom, možete razmisliti o sustavu recirkulacije, kada zrak iz prostorije prolazi kroz kolektor i vraća se u istu prostoriju. U tom slučaju opravdano je ugraditi ventilator koji će tjerati zrak u kolektor, a ne stvarati vakuum u njemu. Nedostatak recirkulacije je nedostatak protoka svježeg zraka.

Rad i održavanje solarnog zračnog kolektora

Da bi kolektor služio dugo i bez kvarova, morate slijediti dva jednostavna pravila:

• Povremeno je potrebno očistiti i isprati prednje staklo solarnog kolektora.
• U vrućim ljetnim danima, kada nema potrebe za zagrijavanjem zraka, bolje je prekriti kolektor debelom, svijetlom tkaninom kako bi se spriječilo pregrijavanje površine apsorbera.
• Da biste spriječili da ventilator radi u praznom hodu, vrijedi povremeno provjeravati nepropusnost priključaka zračnih kanala i njihovu cjelovitost.

Saznajte kako, a također razmotrite princip i redoslijed montaže iz našeg novog članka.

Zaključak

Da rezimiramo članak, vrijedi obratiti pozornost na nekoliko točaka:

• Model solarnog kolektora zraka predložen u ovom članku pokazao je svoju učinkovitost u praksi i uspješno se koristi u cijelom svijetu.
• Po želji možete napraviti snažniji solarni kolektor ili ih spojiti nekoliko u nizu.
• Zračni solarni kolektori mogu se koristiti povremeno. Na primjer, u rano proljeće ili za sušenje poljoprivrednih proizvoda u jesen.

Video: Kako napraviti zračni solarni kolektor (engleski)

Video: Slideshow o izradi solarnog kolektora od aluminijskih limenki

Glavni cilj autora ovog kolektora zraka bio je uštedjeti na grijanju kuće u proljeće i jesen. Uzimajući u obzir da ako se usredotočite na kombinaciju kolektora s vanjskim dijelom kuće i učinite ga malim, kao u prethodnom članku, onda neće biti od velike koristi, bit će dovoljno samo za zagrijavanje prostorije. Stoga je odlučio napraviti najveći mogući solarni kolektor zraka.

1) ploče debljine 30-40 mm
2) šperploča otporna na vlagu 10 mm
3) OSB ploča
4) pravokutne aluminijske odvodne cijevi
5) mineralna vuna
6) pjenasta plastika
7) drveni blokovi
8) prozirni škriljevac
9) crna mat boja otporna na toplinu

Razmotrimo glavne točke konstrukcije ovog modela solarnog kolektora zraka, kao i shemu njegovog rada.

Kao iu prethodnom slučaju, odlučeno je napraviti kolektor maksimalne duljine jednake duljini kuće, ali i više. Budući da su se dimenzije budućeg kolektora, na temelju razmatranja autora, pokazale impresivnim, odabrani su prikladni materijali za njegovu izradu. Kao glavni okvir korištena je ploča debljine 30-40 mm. Odlučeno je da se stražnja stijenka kutije u koju će biti postavljen apsorber napravi od šperploče otporne na vlagu debljine 10 mm.

Ispod je dijagram solarnog zračnog kolektora koji prikazuje njegov osnovni princip rada i opći izgled:

Budući da je aluminij jedan od metala koji dobro provodi toplinu, a pritom nije jako skup, autor je odlučio koristiti pravokutne odvodne cijevi izrađene od aluminija kao apsorber ovog solarnog kolektora. Iako je moguće koristiti i obične cijevi od okruglog lima, o tome će jednostavno ovisiti učinkovitost kolektora zraka.

Budući da su ulaz i izlaz solarnog kolektora jednostrani, autor je odlučio taj dio kolektora pregraditi pregradom. koju je napravio od drveta, a zatim obložio stražnji zid aluminijem.

Zahvaljujući ovoj pregradi, u kolektoru se stvaraju dva protoka zraka od po 3 cijevi.

Kolektor je prilično velik i uglavnom je izrađen od drveta i metala, što ga čini dosta teškim. Stoga autor preporuča da to učinite na mjestu ugradnje, koristeći stative, inače ćete morati zatražiti pomoć od prijatelja da izvuku i instaliraju kolektor, jer je preteško podići takvu strukturu sam.

Budući da je prizemlje kuće nisko, a kolektor zraka se pokazao prilično visokim, autor ga je odlučio postaviti na određenoj udaljenosti od kuće i napraviti ga pod kutom. Nagib ne samo da će postaviti apsorber na izravnu sunčevu svjetlost, već će vam također omogućiti da izbjegnete blokiranje prozora od sunčeve svjetlosti. Kako bi učvrstio solarni kolektor na ulici i držao ga pod kutom, autor je koristio trodijelni dizajn. Nosači su napravljeni od debelih drvenih greda i poravnati na istu visinu, kao što se može vidjeti na sljedećoj fotografiji:

Nakon završetka montaže i spajanja solarnog kolektora, autor ga je obojio crnom bojom otpornom na toplinu.

Kako bi se osiguralo kretanje zračnih masa unutar solarnog kolektora, autor je na ulazu u jednu od cijevi solarnog kolektorskog sustava ugradio kanalski ventilator.

Zrak se koristi kao rashladno sredstvo u solarnom sustavu grijanja. Solarni kolektori ga zagrijavaju i šalju da grije kuću ili grije spremnik topline. Zračni solarni sustav grijanja je najjednostavniji i najjeftiniji način implementacije solarnog grijanja u kući.

Glavne značajke sustava grijanja zraka:

• Vrsta sustava grijanja – odvojeno zrak-solar, tj. tehnički zrak se ne miješa sa sobnim zrakom
• Zračno grijani pod na prvom katu
• Zračni solarni kolektori integrirani u krov i južnu fasadu kuće.
• Vodeni sezonski akumulator topline velikog toplinskog kapaciteta.
• Pomoćni izvor topline je kamin i infracrveno filmsko grijanje u kupaonicama.
• Rezerva snage je 30% za najhladnije zimske mjesece - prosinac i siječanj.

Glavne komponente solarnog sustava grijanja:

• Solarni kolektori vode integrirani u krov i južnu fasadu
• Vodeni akumulator topline
• Sustav distribucije zraka

Posebnost solarnog sustava grijanja zraka je u tome što su svi njegovi elementi ugrađeni u zgradu i njezin su sastavni dio. Time se smanjuje broj zračnih kanala i gubitak topline tijekom skladištenja i kretanja toplinske energije. Važna prednost sustava grijanja je što je odvojen, tj. zrak u prostorijama se ne miješa s tehničkim zrakom koji se koristi kao rashladno sredstvo i cirkulira kroz solarne kolektore, akumulator topline i podzemlje.

• Zrak koji se kreće ne nosi niti nakuplja prašinu, bakterije i mikroorganizme koji se nalaze u svakom domu.
• Kretanje zraka ne uzrokuje nelagodu ljudima u kući s dodatnom bukom i osjećajem propuha.
• Dizajn zasebnog sustava grijanja ne predviđa izgradnju mnogih zračnih kanala, posebno horizontalnih, u kojima se prašina može nakupljati tijekom vremena.
• Jedini horizontalni zračni kanal, koji se nalazi ispod samog sljemena krova, dovoljno je velik za održavanje i čišćenje.

Solarni kolektori zraka

• u zimskim mjesecima intenzitet sunčevog zračenja na okomitoj površini je veći nego na krovnoj površini s nagibom od 38°;
• u slučaju snježnih padalina, kada je solarni kolektor na krovu potpuno zatvoren, vertikalni kolektori ostaju čisti i griju zrak s prvim jutarnjim zrakama sunca. Topli zrak se diže i ulazi u kosi solarni kolektor na krovu, zagrijava ga, otapa snijeg i kolektor počinje raditi. Svi drugi pločasti kolektori ili vakuumske cijevi postavljeni na kosi krov nemaju ovu prednost i počinju raditi puno kasnije.

Kosi solarni kolektor za grijanje je višeslojni krov. Glavni element koji apsorbira sunčevu toplinsku energiju je perforirani pocinčani lim antracit boje, presvučen prozirnim materijalom.

Sezonski akumulator topline

• strujanjem zraka
• kroz vaše zidove izravno u prostorije

Sustav protoka zraka koncipiran je na način da se prilikom punjenja akumulatora topline topli zrak kreće odozgo prema dolje, a kod pražnjenja u suprotnom smjeru. Ovo osigurava dobru temperaturnu stratifikaciju po cijeloj visini akumulatora topline: t.j. u gornjem dijelu je uvijek vruće, u donjem dijelu je hladno. U gornjem dijelu se nalazi spremnik za predgrijanje tople vode, a iz gornjeg dijela se uvlači topli zrak za grijanje. A donji hladni dio osigurava maksimalnu ekstrakciju toplinske energije iz toplog zraka koji dolazi iz solarnih kolektora. Time se povećava učinkovitost cijelog sustava.

Sustav distribucije topline

Solarni sustav grijanja je potpuno automatiziran i radi u četiri glavna načina:

• Grijanje kuće na sunčan dan
• Zagrijavanje akumulatora topline
• Grijanje kuće pomoću akumulatora topline
• Ljetni način hlađenja

1. Grijanje kuće na sunčan dan.

2. Zagrijavanje akumulatora topline.

Kada su prostorije već dovoljno zagrijane, topli zrak počinje zagrijavati akumulator topline. Ovaj način radi uglavnom u jesen iu drugoj polovici zimskog sunčanog dana, kada je kuća topla i potrebno je skladištenje topline za budućnost. Vrući zrak koji prolazi kroz akumulator topline zagrijava ga. Kako se zrak spušta, postupno oslobađa svoju energiju i hladi se što je više moguće ispod. S dna akumulatora topline zrak se ponovno usmjerava prema solarnim kolektorima. Ciklus se ponavlja. Istodobno, kretanje strujanja zraka organizirano je na takav način da ne dolazi do prekomjernog zagrijavanja betonskog poda prvog kata. Također treba napomenuti da oba protoka zraka, za grijanje akumulatora topline i grijanje prvog kata, mogu teći istovremeno. Također mogu glatko mijenjati svoju brzinu i redistribuirati protok topline ovisno o temperaturi prostorija, akumulatoru topline i vrućem zraku koji izlazi iz solarnog kolektora. Ako je, recimo, temperatura ulaznog zraka 600C, tada će dovođenje cijelog zraka za grijanje brzo dovesti do pregrijavanja stambenih prostorija. Istodobno, nije mudro gubiti dragocjenu toplinu, pa se dio zraka usmjerava na akumulator topline. Kontrola ovog procesa je potpuno automatizirana i nije potrebna ljudska intervencija. Na temelju očitanja temperaturnih senzora, diferencijalni termostat glatko regulira brzinu vrtnje ventilatora, usmjeravajući tokove toplog zraka u jednom ili drugom smjeru.

3. Grijanje kuće pomoću akumulatora topline.

Ovaj način rada radi noću i za oblačnih zimskih dana. Noću ili tijekom dugotrajnog oblačnog vremena, kada nema sunčeve topline ili je neznatna, topli zrak za grijanje kuće dolazi iz akumulatora topline za zagrijavanje betonskog poda prvog kata. U tom se slučaju protok zraka u akumulatoru topline mijenja u onaj suprotan onom koji je tekao kada je bio napunjen toplinom. Ovo također održava dobru temperaturnu stratifikaciju po cijeloj visini akumulatora topline, održavajući njegov vrh uvijek vrućim.

4. Način hlađenja.

ohlađeni svježi zrak iz prizemnog izmjenjivača topline dovodi se u prostorije kroz rešetke u podu prvog kata, hladi prvi kat, a zagrijavajući se diže na drugi kat, istiskujući topli zrak. Otok toplog zraka se odvija iz gornjeg dijela svake prostorije u potkrovlju kroz dovode zraka, odakle ulazi u solarne kolektore. Kada se zagrijava u kolektorima, zrak se kreće prema gore, stvarajući prirodni propuh, i na kraju izlazi kroz otvor u gornjem dijelu krova. Na taj način solarni sustav grijanja postaje solarni rashladni sustav, a radi potpuno automatski bez električne energije i bilo kakvih mehaničkih pokretnih dijelova, isključivo koristeći sunčevu energiju i zakone fizike. Čim sunce izađe i kolektori se počnu zagrijavati, u njima se pojavi propuh i zrak ih napusti, stvarajući određeni vakuum u kući. Sa zatvorenim prozorima i vratima, zrak nema mjesta za ulazak u kuću; on se uvlači kroz zemljani izmjenjivač topline i raspoređuje po podovima.

hladni svježi zrak dovodi se u gornji dio prostorija na drugom katu, a odvod zraka je iz donjeg dijela na prvom katu, a zatim u solarne kolektore i van. Za opskrbu svježim zrakom u ovoj shemi već će biti potreban ventilator, jer Kapacitet kolektora nije dovoljan za ventilaciju cijele kuće. Kolektori rade samo za izvlačenje toplog zraka, a za dovod hladnog zraka koristi se ventilator sustava grijanja koji ljeti radi u obrnutom načinu rada.

Treba napomenuti da je prva opcija jednostavnija u dizajnu i ekonomičnija za rad, ali je inferiorna u odnosu na drugu u smislu udobnosti. U prvoj opciji, s kretanjem zraka naprijed odozdo prema gore i njegovim postupnim zagrijavanjem, prvi kat je uvijek hladniji od drugog. U drugoj opciji, hladni zrak, kada se dovodi odozgo, postupno se spušta i miješa s toplim zrakom koji se nalazi ispod. Postupno se spuštajući prema dolje, ravnomjerno hladi oba kata, a na kraju napušta donji dio prostorija prvog kata kroz posebne usisnike zraka.

Solarni sustav grijanja vode

Na vrhu akumulatora topline, gdje je temperatura uvijek maksimalna, nalazi se metalni spremnik za predgrijavanje tople vode. Spremnik je dizajniran bez izolacije za izravno zagrijavanje vode toplim zrakom koji dolazi iz solarnih kolektora.

Spremnik služi za predgrijavanje vode na temperaturu od 40-500C, što je u većini slučajeva dovoljno za kućne potrebe. Osim toga, iza spremnika je ugrađen rezervni protočni električni bojler.

Solarno grijanje vode, solarni kolektor zraka

Suština rada takvih solarnih zračnih kolektora je termosifon i efekt staklenika. Da bismo razumjeli kako solarni kolektor ove vrste radi, dovoljno je zapamtiti princip rada običnog staklenika. Svi znaju da sunčeva toplina lako prolazi kroz prozirno staklo.

Ostavite automobil na suncu i vratit ćete se u pravu saunu, jer isto staklo sprječava izlazak ustajale topline vani. Sada sljedeće: svi znaju i zašto se dimi u dimnjaku, zašto je topli pod učinkovitiji od radijatora? Pravo! Topli zrak uvijek teži prema gore. Upravo na ova dva učinka temelji se princip rada solarnog zračnog kolektora.

• U biti, solarni kolektor ne uvlači niti izvlači zrak. Sve se događa pod prirodnim procesima. Poseban apsorber može pomoći samo kod usisavanja zraka. Naravno, nedostatak je što ventilatori apsorbiraju dodatnu energiju, dok uređaji koji rade na principu prirodne konvekcije uopće ne troše energiju. Također, kao opcija, posebni ventilatori mogu se zalemiti na apsorbersku ploču kako bi se povećala turbulencija i povećala učinkovitost.

• Važna točka je i to zrak je mnogo manje sposoban prenositi toplinu od vode. Dakle, mnogo manje topline prelazi na apsorber topline nego što bi to bio slučaj s vodom.

Prednosti zračnih solarnih kolektora za grijanje

Koja je glavna prednost zračnih kolektora? Najočiglednije prednosti su pouzdanost i jednostavnost. Tu se stvarno nema što razbiti. Ako se o kolektoru pravilno brine, tada uz kvalitetnu opremu može trajati i do 20 godina. Ovdje jednostavno nedostaje glavni složeni element; izmjenjivač topline nije potreban, jer se zrak ne smrzava.

Kako bi kolektor zraka bio još jeftiniji, takav sustav grijanja zraka obično se postavlja i integrira izravno u zidove kuće.

Koja je razlika između ventilacijskih i rekuperacijskih solarnih sustava grijanja zraka?

Kolektori zraka međusobno se razlikuju po principu unosa topline u prostoriju. Postoje dvije metode: ventilacija i oporavak.

• Ventilacija: povrat zraka se ne očekuje iu prostor ulazi samo topli zrak izvana. Takvi se sustavi koriste u velikim radionicama, hangarima ili skladištima povrća.

• Oporaba ili recirkulacija: Zrak iz prostorije uvijek iznova cirkulira u krugu grijanja, neprestano zagrijavajući zrak. Kod korištenja ovakvog sustava u zračne kanale ugrađeni su posebni grijači za grijanje koji već zagrijani zrak vraćaju u sustav. Naravno, potrebno je razmišljati o takvom sustavu grijanja prilikom projektiranja buduće zgrade.

Na kraju, želio bih reći o ekonomskoj isplativosti grijanja zraka, što je nesumnjivo isplativije od konvencionalnog grijanja vode s cirkulirajućim rashladnim sredstvom.

Izvor: http://www.amur.info/news/2015/06/01/94774

Andrey Shukalin, stanovnik Blagoveshchensk, po struci ekonomist, smislio je način smanjenja troškova grijanja. Njegov izum pogodan je za one koji imaju peći, grijanje na struju, kao i centralno grijanje s mjeračima toplinske energije. Napravio je uređaj koji je nazvao zračni solarni kolektor. Andrey je sklopio uređaj u vlastitom domu i već ga je testirao na učinkovitost i isplativost. Izumitelj iz Blagoveščenska sanja o patentiranju svog izuma i pokretanju njegove masovne proizvodnje.

“Maksimalna učinkovitost kada je sunce nasuprot kolektora. Optimalno se nalazi na južnoj strani okomito na zidu. Na južnoj strani fasade kuće”, objašnjava Andrey. Napravio je mnoge proračune: izravno i difuzno sunčevo zračenje, toplinska snaga po elektricitetu. Zimi je sunce nisko iznad horizonta. Njegova maksimalna toplina doseže okomitu površinu. Dolazi do maksimalnog prijenosa topline. U siječnju - devet sati, u ožujku - sedam, izumitelj dijeli svoja zapažanja.

Kolektor se sastoji od modula, od kojih svaki ima površinu od približno pola četvornog metra. “Unutar modula postoji praznina i napravljen je zračni kanal kroz koji prolazi zrak koji pumpa pumpa. Prolazi kroz njega i izlazi tamo gdje nam treba. Na vrhu je zaštitna folija. Štiti od toga da se već zagrijani zrak ne ohladi pod utjecajem klime jer je zimi hladno”, objašnjava dizajnerica.

Andrey Shukalin došao je na ideju da stvori zračni solarni kolektor zbog svoje želje da uštedi novac. Želio je smanjiti vlastite troškove za grijanje na struju, a da se pritom ne smrzava, već normalno grije svoj dom. Uređaj je, prema njegovoj zamisli, trebao biti jeftin, ne glomazan, ali učinkovit. Andrey nije pronašao takve uređaje na internetu. Opcija s konvencionalnim solarnim pločama za njega je bila neprihvatljiva. Htio je grijati zrak direktno, a ne vodu, peć, sustav. Samo zrak i što ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji.

Najprije je sastavio malu strukturu, pokazala se toliko učinkovitom da se čak malo otopila od vrućeg zraka. Zatim je Andrey poboljšao model i sastavio ažuriranu verziju kolektora na zidu svoje kuće. Učinkovit je, ali nepomičan. Izumitelj to smatra nedostatkom - ne može se rastaviti niti premjestiti. Da, i instaliranje stacionarnog zračnog solarnog kolektora zimi je teško. Skoro nemoguće. Sada Andrey Shukalin demonstrira mobilni uzorak - zasebni modul koji se može proizvesti u bilo kojoj radionici i sastaviti u zgradi koja se planira grijati.

Sa svojim izumom Andrej, koji u svojoj kući ima električno grijanje, već je prezimio. Učinkovitost i ekološki prihvatljivost zatvorenog sustava, kao i uštede od korištenja zračnog solarnog kolektora, kako kažu, osobno sam iskusio. Na grijanju je, kaže, uspio uštedjeti od 135 do 220 rubalja dnevno. U isto vrijeme, potrošnja električne energije od strane same instalacije koštala je samo 1 rublju dnevno.

“Učinkovito grijao kuću. Moja kuća je topla, iako je potrošnja struje mala. Moja noćna potrošnja električne energije se smanjila i moj dom je jednostavno topliji. Čak i u prosincu, u siječnju, kad sam navečer došao s posla, kod kuće je bilo sigurnih 30 stupnjeva. Onda su moji prijatelji sve to gledali i radili u Verkhneblagoveshchenskoye - u istoj stambenoj zgradi. Drugi kat je kompletno grijan, bez ikakvog drugog grijanja. Zagrijava veliku površinu - 20 četvornih metara. Ondje je ove godine živio čovjek. Zimi je to zapravo bilo dovoljno. Pa, još nije bilo osobe koja bi, gledajući ovo, rekla da je to loša ideja. Svi su zainteresirani. Neki žele za garažu, neki za kuću, neki za vikendicu, neki za skladište, ili hangar. On tamo nešto izmišlja, razmišlja kako to učiniti. Sada je ljeto, nitko se sada ne smrzava, sve će biti bliže jeseni. Ima dosta zainteresiranih. Da, puno", kaže Andrey.

Stanovnik Blagoveščenska podnio je zahtjev za patentiranje svog izuma. Prijava je prihvaćena. Nada se da će ovo ljeto dobiti certifikat za korisni model. Poboljšajte kolektor. Na primjer, opremite ga toplinskim senzorima koji će automatski uključiti i isključiti uređaj ovisno o vremenskim promjenama. A onda - započeti masovnu proizvodnju zračnih solarnih kolektora. Uvjeren je da će njegov izum biti tražen.

“Cijena kvadrata u ovom slučaju je oko dvije, dvije i pol tisuće. Odnosno, kada sam izračunao, pokazalo se da se ovaj sustav isplati za jednu i pol sezonu. Ali ne može biti sezona grijanja jednu i pol sezonu. Dva godišnja doba. Analozi su solarni kolektori koji zagrijavaju vodu; oni se isplate za oko šest godina. Koji proizvode električnu energiju – oko osam godina. I vjetrenjače su stare osam godina”, objašnjava izumitelj.

Andrei Shukalin priznaje: njegov rad - ono što mu sada donosi stabilan prihod - nema nikakve veze s dizajnom, izumima i implementacijom naprednih tehnologija. On je srednji menadžer koji je dobio specijalnost koja je bila popularna 90-ih, ali od djetinjstva teži nečemu drugačijem. Sanja o stvaranju.

“Završio sam AmSU, imam visoko obrazovanje. Ušao 1999. godine. Tada nije bilo druge nego postati inženjer. Ali to je uvijek bio hobi - nešto dizajnirati, nešto izmisliti, nešto izgraditi. Iz hobija sam već napravio dvije kuće – za sebe i za oca. Ja izmišljam ove kolektore. Ima još puno ideja. I želim svoj hobi pretvoriti u profesiju kako bih bio sretna osoba", podijelio je Andrey Shukalin.

Postao je junak programa "Eureka" iz serije "Gradske priče". Program je emitiran na kanalu Alfa. U cijelosti ga možete pogledati i na stranicama Amur.info.

Andrey Shukalin nije jedini koji stvara uređaje koji vam omogućuju uštedu novca korištenjem besplatne sunčeve energije. Nikolaj Driga, stanovnik Krasnodara, također je vlastitim rukama izgradio pravu termoelektranu, koju pokreće nekoliko obnovljivih izvora odjednom.