Materijali i alati za izradu:
- valoviti aluminijski kanal za zrak (promjer 80 mm, duljina 10 metara);
- kutija dimenzija 90x90 cm (možete je sami izraditi od dasaka);
- folija od polistirenske pjene (debljine 25 mm);
- žica;
- crna boja otporna na toplinu (boja za bojanje prigušivača);
- novine;
- staklo;
- kanalski ventilator od 12 V (hladnjak za računalo će poslužiti);
- solarna baterija (opcija);
- minimalan skup alata.
Proces proizvodnje solarnog kolektora:
Prvi korak. Izrađujemo kutiju i postavljamo apsorber
Prije svega, morate napraviti kutiju, može se napraviti od ploče. Da biste to učinili, trebat će vam pila, čekić i čavli. Kao dno možete koristiti list vlaknaste ploče ili šperploču. Kada je kutija sastavljena, potrebno ju je izolirati; u tu svrhu koristi se folija od polistirenske pjene debljine 25 mm. Moraju zalijepiti unutrašnjost kutije kako bi povećali učinak kolektora. Također ćete morati izolirati dno kutije; za to morate izrezati čvrsti komad polistirenske pjene željenog oblika i veličine i zalijepiti ga na dno kutije.
Zatim možete instalirati apsorber. Da biste to učinili, morate uzeti valoviti kanal za zrak i položiti ga u obliku zmije, kao što je prikazano na fotografiji. Kako bi ovo bilo praktično, zavojnica se može pričvrstiti bakrenom ili aluminijskom žicom na bočnu stijenku kutije.
Između ostalog, morat ćete izrezati dvije rupe u kutiji i umetnuti krajeve zračnog kanala u njih. Hladan zrak ulazi u apsorber kroz jednu rupu, a topli zrak izlazi kroz drugu.
Drugi korak. Slikanje apsorbera
Da bi se apsorber zagrijao, mora biti obojen mat crnom bojom, inače će se sunčeve zrake reflektirati od zavojnice i kolektor neće raditi. Boja koja se koristi za bojanje prigušivača automobila prikladna je za ove svrhe; može izdržati visoke temperature.
Prije slikanja, bočne stijenke kutije moraju biti obložene novinama; ne moraju se bojati. Činjenica je da su na njih nalijepljene folije i, prema riječima autora, sunčeve zrake će se odbijati od njih i onda udarati u apsorber. U principu, neće biti velike razlike ako nisu obojeni, jer će se u tom slučaju zidovi zagrijavati, a kao rezultat će se povećati temperatura zraka unutar kolektora.
Treći korak. Prisilna ventilacija kolektora
U principu, ako postavite kolektor s izlazom prema gore, a ulazom prema dolje, u njemu će se dogoditi prirodna cirkulacija zraka, tako da zračna pumpa nije potrebna za ovaj sustav kao takav. Ali ako želite povećati performanse, kolektor može biti opremljen hladnjakom ili ventilatorom. Autor je koristio ventilator od 12 volti u kombinaciji sa solarnim panelom. Odnosno, kada sija sunce, ventilator će se sam pokrenuti i poboljšati cirkulaciju zraka u kolektoru. Ventilator je instaliran na ulazu u kolektor i radi kao puhalo; ako radite suprotno, brzo će postati neupotrebljiv od pregrijavanja.
U današnje vrijeme, kada se prirodni resursi iscrpljuju, ljudi sve više traže alternativne izvore energije. A što može biti bolje od energije sunca - javno dostupne, neiscrpne i, tako reći, besplatne?
I tek nedavno, dok su proučavali moguću upotrebu sunčeve svjetlosti, znanstvenici su izumilirazvodnik zraka- uređaj koji apsorbira sunčevu energiju i pretvara je u toplinu, koja se zatim prenosi na rashladnu tekućinu. Često je rashladna tekućina tekuća, ali se često koristi zrak - štoviše, postoje situacije kada su zračni uređaji još učinkovitiji.
Sasvim je očito da je glavna razlika između kolektora rashladna tekućina koju koristi u svom radu - u ovom slučaju obični atmosferski zrak. U principu, takav uređaj se danas proizvodi u dvije verzije:
- kao ravna perforirana ili valovita ploča;
- kao sustavi metalnih cijevi, dobri vodiči topline.
Zrak se ovdje zagrijava u kontaktu s metalom, a rebra na površini ploče samo povećavaju prijenos topline. Preporučljivo je ugraditi cijelu konstrukciju na južni zid zgrade, a također je izolirati visokokvalitetnom toplinskom izolacijom. Karakteristično je da dolazi do cirkulacije rashladne tekućineprirodni i prisilni(pomoću ventilatora).
Zračni kolektori mogu raditi na znatno nižim temperaturama od tekućih kolektora. Na primjer, u konvencionalnom solarnom sustavu optimalna temperatura za rad kolektora je 50°C i više, dok je za zračne sustave dovoljno 25°C. To pozitivno utječe na učinkovitost uređaja koje opisujemo, jer što je niža temperatura, to je manji gubitak topline.
Područja primjene
Ovako niska popularnost uređaja može se objasniti vrlo jednostavno:zrak ima prilično nisku toplinsku vodljivost. Međutim, solarni sustavi zračnog tipa naširoko se koriste:
- u sustavima za povrat zraka;
- u sustavima odvodnje;
- u zračnom grijanju kuće.
Ispada da se kolektori zraka teško mogu smatrati punom zamjenom za tekuće, ali zahvaljujući njima sasvim je moguće smanjiti troškove komunalnih usluga.
Prednosti i nedostatci
Zračni solarni sustavi, kao i sve ljudske kreacije, imaju svoje snage i slabosti. Prednosti uključuju:
- učinkovitost u sušenju zraka;
- niska cijena;
- jednostavan dizajn.
Ali postoje i nedostaci:
- Kolektori zraka ne mogu se koristiti za zagrijavanje vode;
- prilično su veliki (zbog niskog toplinskog kapaciteta);
- imaju skromnu učinkovitost.
Bilješka! Da bi se povećala učinkovitost solarnih zračnih sustava, oni su ugrađeni u zidove (južne, kako se sjećamo) tijekom izgradnje zgrade.
Takav uređaj možete napraviti sami, jer je njegov dizajn, kao što je već spomenuto, prilično jednostavan. To će zahtijevati jeftine i pristupačne materijale (neki čak uspijevaju koristiti limenke).
Ali zapamtite: Takvi kolektori su prilično veliki, pa je vjerojatno da ćete morati izgraditi strukturu na cijelom zidu.
Izrada uređaja od odvodnih cijevi
Svakako je bolje napraviti takav uređaj na cijelom zidu. U jesen i proljeće pomoći će vam da značajno uštedite na grijanju. Odaberite materijale uzimajući u obzir dimenzije buduće strukture.
Što će biti potrebno na poslu
Tehnologija proizvodnje
Za izradu kolektora dovršite sljedeće postupke.
Prva razina. Prvo napravite malu drvenu kutiju poput otvorene kutije. Njegova dubina trebala bi biti nešto veća od visine vodovodnih cijevi.
Druga faza . Sigurno izolirajte stražnje i krajnje stijenke. Položite aluminijski lim na vrh mineralne vune, na koji, pak, pričvrstite cijevi stezaljkama.
Bilješka! Kako bi se poboljšala cirkulacija zraka na jednoj strani kutije, cijevi bi se trebale povući otprilike 15 cm od kraja.
Cijevi po rubovima pričvrstite drvenom pregradom, pri čemu prethodno na odgovarajućim mjestima napravite rupe za pričvršćivanje.
Treća faza . S obzirom na to da će ulazni i izlazni otvori biti na jednoj strani konstrukcije, napravite nekoliko drvenih pregrada na suprotnoj strani kako biste odvojili strujanje zraka.
Četvrta faza . Nakon ugradnje kolektor obojite u crno. Stanični polikarbonat savršen je za prednju ploču.
Zapamtiti: Sastavljeni razvodnik zraka prilično je težak, pa će vam trebati nekoliko pomoćnika za instalaciju. Prilikom postavljanja koristite snažne i stabilne nosače.
Zatim spojite kolektor na ventilaciju zgrade pomoću izoliranih zračnih kanala. Pobrinite se i za kanalski ventilator koji će pumpati zrak u prostoriju.
Izrada uređaja od valovitih ploča
Ovo je još jednostavniji dizajn solarnog kolektora. Izgradit ćete ga mnogo brže.
Prva razina . Prvo napravite drvenu kutiju na isti način kao u prethodnoj verziji. Zatim položite gredu (otprilike 4x4 cm) duž perimetra stražnjeg zida, a na dno položite mineralnu vunu.
Druga faza . Napravite izlaznu rupu na dnu.
Treća faza . Položite valoviti karton na drvo i ponovno ga obojite u crno. Naravno, ako je izvorno bila druge boje.
Četvrta faza . Perforirajte cijelo područje valovite ploče za protok zraka.
Peta faza . Po želji možete cijelu strukturu glazirati polikarbonatom - to će povećati temperaturu zagrijavanja apsorbera. Ali ne zaboravite da također morate osigurati izlaz za protok zraka izvana.
Izrada razdjelnika od pivskih limenki
Ovo je praktična i jeftina alternativa gore opisanim modelima solarnih sustava. Karakterizira ga niska cijena, jer je glavna stvar opskrbiti se dovoljnim brojem limenki (ovo neće biti teško za ljubitelje koke ili piva u limenkama).
Bilješka! Limenke moraju biti izrađene od aluminija - ovaj metal ima visok prijenos topline i otpornost na koroziju. Stoga svaku staklenku prilikom pripreme provjerite pomoću magneta.
Tehnologija proizvodnje
Prva razina. Prvo napravite tri rupe na dnu svake staklenke, svaka otprilike veličine nokta. Na vrhu napravite izrez u obliku zvijezde i savijte rubove prema van - to će poboljšati turbulenciju zagrijanog zraka.
Druga faza . Zatim odmastite limenke i stavite ih u cijevi odgovarajuće duljine (ovisno o veličini stijenke). Dno i poklopac će gotovo savršeno pristajati jedno uz drugo, a manje praznine između njih tretirajte silikonom.
Bilješka! Silikon mora izdržati trajno visoke temperature jer će se u protivnom vaša struktura raspasti tijekom korištenja.
Nemojte pomicati staklenke dok se silikon potpuno ne osuši. Za to možete koristiti domaće predloške - dvije daske, srušene pod kutom (vrsta oluka). To će zaštititi cijevi od bočnog pomicanja.
Treća faza . Zatim nastavite s sastavljanjem kućišta. Za stražnji zid koristite list obične šperploče potrebne veličine. Na vrhu i dnu kutije možete postaviti posebne drvene daske s rupama za cijevi - na taj ćete način postići pouzdaniju fiksaciju.
Četvrta faza . Stavite cijevi u kutiju i pričvrstite istim silikonskim brtvilom. Zatim ih obojite u crno – poznato je da tamne boje privlače sunčeve zrake. Između cijevi stavite mineralnu vunu. Kada se boja osuši, pokrijte kolektor listom staničnog polikarbonata.
Kao zaključak
Kao rezultat toga, želio bih napomenuti da nam dizajni solarnih sustava koje smo opisali omogućuju postizanje impresivnog povećanja temperature - često je sunčanog dana u prostoriji 25–30 ° C toplije nego vani. Istodobno se značajno poboljšava i unutarnja mikroklima jer je osiguran stalan dotok svježeg zraka.
I još jedna važna točka: ovaj dizajn ne akumulira toplinu, tako da noću neće grijati, već hladiti zrak u sobi.Ovaj problem se može riješiti pokrivanjem kolektora nakon zalaska sunca.
Video - Solarni kolektor od aluminijskih limenki
Koncept projekta
Suština solarnog kolektora je da hladna voda iz rezervoara teče gravitacijom u kolektor. Zagrijana voda se diže kroz kanale i teče natrag u spremnik. Tako se u zatvorenom sustavu stvara prirodna cirkulacija.Razdjelnik je izrađen od ploče polikarbonata ili druge plastike sa šupljim kvadratima koji se protežu po dužini. Kako bi se povećala apsorpcija sunčeve svjetlosti i poboljšala učinkovitost kolektora (brzina zagrijavanja vode), plastika se može obojiti u crno. Ali ovdje je važno zapamtiti da je ploča izrađena od prilično tankog polikarbonata, pa ako se jako zagrijava u nedostatku cirkulacije, može omekšati ili se deformirati, što će dovesti do curenja vode.
Također je vrijedno napomenuti da ovaj uređaj nije prikladan za ugradnju u stambene prostore u svrhu opskrbe toplom vodom. Ovaj eksperimentalni projekt prikladniji je za opremanje ljetnog tuša u ljetnoj kućici.
Alati i materijali
Alati koji će vam trebati:- Kružna i ručna pila.
- Električna bušilica.
- Rulet.
- Odvijač.
- Pištolj za silikonsko ljepilo.
- Građevinska spajalica.
- Polikarbonatna ploča sa šupljim kanalima.
- ABS plastična cijev.
- 4 čepa za cijevi.
- Plastične navojne nastavke od 2 ½ inča s priključkom za crijevo.
- Tuba silikonskog brtvila.
- Sprej boju ako planirate bojati.
Materijali okvira:
- 1 list šperploče.
- List od ekspandiranog polistirena. Također možete koristiti pjenaste kvadrate.
- Drvena greda presjeka 100×100 mm.
- Polietilenski film, traka.
- Vijci, matice, podloške, nosači za pričvršćivanje.
- Odgovarajući rezervoar ili posuda za vodu.
- Za spajanje spremnika trebat će vam vrtno crijevo čija duljina ovisi o udaljenosti posude s vodom od samog kolektora.
- Nekoliko stezaljki za spajanje crijeva.
Korak po korak tehnologija sastavljanja solarnog kolektora
Prije svega, potrebno je izrezati polikarbonatni list na potrebne dimenzije. Planirao sam napraviti kolektor dimenzija 1x2 metra i krenuo sam od te činjenice. Redoslijed rada je sljedeći: 
Da bi se brtvilo dobro osušilo, sastavljena struktura mora biti nepomična oko jedan dan, nakon čega možete početi provjeravati nepropusnost. Da biste to učinili, crijeva su spojena na ulazne i izlazne adaptere, od kojih je jedan spojen na dovod vode. Nakon što je kolektor potpuno napunjen vodom, provjeravaju se nepropusnost svih šavova i spojeva. Ako se otkrije curenje, voda se ispušta i nakon sušenja problematični spoj se ponovno brtvi.
Da biste mogli izračunati produktivnost i učinkovitost kolektora, morate znati njegov volumen. Da biste to učinili, voda iz kolektora mora se ispustiti u neki spremnik. Na primjer, moja ploča sadrži 7,2 litre (uključujući crijeva).
Izrada okvira i montaža panela
U principu, kolektor se već može koristiti postavljanjem na krov ili drugu ravnu, nepokretnu površinu. Ali odlučio sam napraviti svojevrsno kućište za plastičnu ploču kako bih smanjio vjerojatnost oštećenja prilikom dizanja/spuštanja s krova staje u koju sam odlučio ugraditi ljetni tuš, jer ga planiram ukloniti za zimu.Montaža kućišta korak po korak opisana je u nastavku:
Tako sam dobio kolektor topline u pouzdanom "kućištu", zahvaljujući kojem je plastična ploča zaštićena od mehaničkih naprezanja.
Bilješka! Koristio sam obični prozirni polietilen, ali na fotografiji izgleda kao da je bijel - to je odsjaj.
Punjenje sustava
Sada možete napuniti kolektor vodom i testirati rad sustava. Ugradio sam ga pod kutom, a rezervoar (prazan) malo više. Jedno crijevo spojeno je na donji priključak, a drugo na gornji. Da bih napunio sustav vodom, spojio sam donje crijevo na dovod vode i lagano otvorio ventil tako da se sustav postupno punio vodom. To je neophodno kako bi voda postupno istisnula sav zrak. Kad je voda izašla iz drugog crijeva (kolektor je bio skroz ispunjen), otvorio sam ventil do kraja da preostali zrak izađe pod pritiskom vode. Napunila sam i posudu za vodu.
Kada više nije bilo mjehurića zraka u protoku vode koja je izlazila iz odvodnog crijeva, zatvorio sam vodu i oba kraja crijeva uronio u vodu u rezervoaru (trebaju uvijek biti pod vodom da zrak ne ulazi u sustav ).
Ispitivanje i testiranje solarnih grijača vode
Kada je sustav napunjen, pod utjecajem sunčeve topline, voda koja se nalazi u tankim kanalima plastične ploče zagrijava se i postupno kreće prema gore, stvarajući prirodnu cirkulaciju. Hladna voda teče iz spremnika kroz donje crijevo, a zagrijana voda iz kolektora ulazi u isti spremnik kroz gornje crijevo. Postupno se voda u posudi zagrijava.
Za ilustraciju eksperimenta koristio sam digitalni termometar s vanjskim senzorom temperature. Prvo sam izmjerio temperaturu vode u posudi - bila je 23 °C. Zatim sam senzor ubacio u odvodno crijevo kroz koje voda zagrijana u razdjelniku teče u rezervoar. Termometar je pokazivao 50 °C. Solarni sustav grijanja vode radi!
Zaključak
Na temelju rezultata ispitivanja rada kolektorskog sustava tijekom 1 sata dobio sam zagrijavanje 20,2 litre vode (7,2 litre u samom kolektoru i 13 litara koje sam skupio u posudu za eksperiment) od 23 do 37 °C.Naravno, performanse i učinkovitost sustava ovise o solarnoj aktivnosti: što jače sunce sja, voda se više zagrijava i veći volumen može se zagrijati u kraćem vremenu. Ali za ljetni pljusak mislim da je ovaj kolektor sasvim dovoljan.
Poskupljenje tradicionalnih izvora energije potiče vlasnike privatnih kuća da traže alternativne mogućnosti grijanja domova i grijanja vode. Slažem se, financijska komponenta pitanja igrat će važnu ulogu pri odabiru sustava grijanja.
Jedan od najperspektivnijih načina opskrbe energijom je pretvorba sunčevog zračenja. U tu svrhu koriste se solarni sustavi. Razumijevanje principa njihovog dizajna i mehanizma rada, izrada solarnog kolektora za grijanje vlastitim rukama neće biti teška.
Reći ćemo vam o značajkama dizajna solarnih sustava, ponuditi jednostavan dijagram montaže i opisati materijale koji se mogu koristiti. Faze rada popraćene su vizualnim fotografijama, materijal je nadopunjen videozapisima o stvaranju i puštanju u pogon domaćeg kolektora.
Moderni solarni sustavi jedan su od izvora topline. Koriste se kao pomoćna oprema za grijanje koja pretvara sunčevo zračenje u energiju korisnu vlasnicima kuća.
Oni su u mogućnosti u potpunosti osigurati opskrbu toplom vodom i grijanje tijekom hladne sezone samo u južnim regijama. I samo ako zauzimaju dovoljno veliko područje i postavljeni su na otvorenim površinama bez hlada drveća.
Unatoč velikom broju sorti, njihov princip rada je isti. Svaki je krug sa sekvencijalnim rasporedom uređaja koji opskrbljuju toplinskom energijom i prenose je potrošaču.
Glavni radni elementi su solarni kolektori. Tehnologija na fotografskim pločama nešto je kompliciranija od one kod cjevastog kolektora.
U ovom članku ćemo pogledati drugu opciju - sustav solarnih kolektora.
Solarni kolektori još uvijek služe kao pomoćni opskrbljivači energijom. Opasno je potpuno prebaciti kućno grijanje na solarni sustav zbog nemogućnosti predviđanja jasnog broja sunčanih dana
Kolektori su sustav cijevi spojenih u seriju na izlazne i ulazne vodove ili postavljenih u obliku zavojnice. Procesna voda, protok zraka ili mješavina vode i neke vrste tekućine koja se ne smrzava cirkulira kroz cijevi.
Kruženje potiču fizikalni fenomeni: isparavanje, promjene tlaka i gustoće od prijelaza iz jednog agregatnog stanja u drugo itd.
Prikupljanje i akumulacija sunčeve energije vrši se pomoću apsorbera. To je ili čvrsta metalna ploča s pocrnjelom vanjskom površinom ili sustav pojedinačnih ploča pričvršćenih na cijevi.
Za izradu gornjeg dijela tijela, poklopca, koriste se materijali visoke sposobnosti propuštanja svjetlosti. To može biti pleksiglas, slični polimerni materijali, kaljene vrste tradicionalnog stakla.
Kako bi se eliminirao gubitak energije, u kutiju sa stražnje strane uređaja postavljena je toplinska izolacija
Mora se reći da polimerni materijali slabo podnose utjecaj ultraljubičastih zraka. Sve vrste plastike imaju prilično visok koeficijent toplinske ekspanzije, što često dovodi do depresurizacije kućišta. Stoga treba ograničiti upotrebu takvih materijala za izradu tijela kolektora.
Voda kao rashladno sredstvo može se koristiti samo u sustavima koji su dizajnirani za opskrbu dodatnom toplinom u razdoblju jesen/proljeće. Ako solarni sustav planirate koristiti tijekom cijele godine, prije prvog zahlađenja promijenite tehnološku vodu u mješavinu vode i antifriza.
Ako je solarni kolektor instaliran za grijanje male zgrade koja nema veze s autonomnim grijanjem vikendice ili s centraliziranim mrežama, izgrađen je jednostavan sustav s jednim krugom s uređajem za grijanje na početku.
Lanac ne uključuje cirkulacijske pumpe i uređaje za grijanje. Shema je vrlo jednostavna, ali može raditi samo u sunčanim ljetima.
Kada je kolektor uključen u dvokružnu tehničku strukturu, sve je mnogo kompliciranije, ali raspon dana pogodnih za korištenje značajno se povećava. Kolektor obrađuje samo jedan krug. Pretežno opterećenje stavlja se na glavnu grijaću jedinicu koja radi na struju ili bilo koju vrstu goriva.
Domaći obrtnici izumili su jeftiniju opciju - spiralni izmjenjivač topline izrađen od.
Zanimljivo proračunsko rješenje je apsorber solarnog sustava izrađen od fleksibilne polimerne cijevi. Za spajanje uređaja na ulazu i izlazu koriste se odgovarajući spojevi od kojih se može izraditi izmjenjivač topline solarnog kolektora. To može biti izmjenjivač topline starog hladnjaka, polietilenske cijevi za vodu, čelični panelni radijatori itd.
Važan kriterij učinkovitosti je toplinska vodljivost materijala od kojeg je izrađen izmjenjivač topline.
Za samoproizvodnju, bakar je najbolja opcija. Ima toplinsku vodljivost od 394 W/m². Za aluminij ovaj parametar varira od 202 do 236 W/m².
Međutim, velika razlika u parametrima toplinske vodljivosti između bakrenih i polipropilenskih cijevi ne znači da će izmjenjivač topline s bakrenim cijevima proizvoditi stotine puta veće količine tople vode.
Pod jednakim uvjetima, rad izmjenjivača topline od bakrenih cijevi bit će 20% učinkovitiji od performansi metal-plastičnih opcija. Dakle, izmjenjivači topline izrađeni od polimernih cijevi imaju pravo na život. Osim toga, takve će opcije biti mnogo jeftinije.
Bez obzira na materijal cijevi, svi spojevi, zavareni i navojni, moraju biti zabrtvljeni. Cijevi se mogu postavljati ili paralelno jedna s drugom ili u obliku zavojnice.
Krug tipa zavojnice smanjuje broj priključaka - to smanjuje vjerojatnost curenja i osigurava ravnomjerniji protok rashladne tekućine.
Gornji dio kutije u kojoj se nalazi izmjenjivač topline prekriven je staklom. Kao alternativu možete koristiti moderne materijale, poput akrilnog analoga ili monolitnog polikarbonata. Proziran materijal ne mora biti gladak, već užlijebljen ili mat.
Zaključci i koristan video na tu temu
Proces proizvodnje osnovnog solarnog kolektora:
Kako sastaviti i pustiti u rad solarni sustav:
Naravno, vlastiti solarni kolektor neće se moći natjecati s industrijskim modelima. Korištenjem dostupnih materijala vrlo je teško postići visoku učinkovitost koju imaju industrijski dizajni. Ali financijski troškovi bit će mnogo niži u usporedbi s kupnjom gotovih instalacija.
Solarni zračni kolektori (slika 1) dobivaju sve više pristalica. Ovo je rješenje koje otvara dobre mogućnosti za relativno malo novca za poboljšanje atmosfere u prostorijama. Zaista zaslužuju veću pozornost.
Solarni zračni kolektor, u odnosu na privatna kućanstva, obavlja tri funkcije. Prvi je dodatno zagrijavanje prostorije. Drugi je ventilacija i filtracija unutarnjeg zraka. Treći je odvlaživanje prostorije tijekom povremenog grijanja u hladnom vremenu.
Praktično nema ograničenja u radu solarnih zračnih kolektora - nije potrebna struja ili plin, zrak kao rashladna tekućina ne kuha i ne smrzava se. Jednostavno ne postoji "stagnacija Sunčevog sustava" kao kod tekućih kolektora.
Brzo zagrijavanje zraka u prostoriji na željenu temperaturu također je jedna od značajki solarnih zračnih kolektora. Unatoč tome što zrak ima 28 puta manju toplinsku vodljivost i 4 puta manji specifični toplinski kapacitet od vode, on je kao rashladno sredstvo pokretljiv i dobro reguliran (temperaturno i količinski). Zrak osigurava brzu promjenu temperature i ravnomjerniju raspodjelu topline u zatvorenom prostoru. Sigurno je od požara. Zagrijani zrak može se distribuirati kroz postojeće kanale ventilacijskog sustava.
Princip rada.
Solarni zračni kolektor (SAC) je apsorber topline koji koristi zrak kao radnu tekućinu (rashladno sredstvo), a sunčevo zračenje kao izvor topline. Hladni zrak ulazi u sustav kanala, gdje se dodirom s površinom apsorbera zagrijava, zagrijava sunčevom toplinom, a zatim ulazi u grijanu prostoriju.
Solarni kolektori zraka dijele se u tri glavne skupine prema sustavu cirkulacije zraka: unutarnja cirkulacija/recirkulacija(hladni zrak se uzima unutar grijane prostorije) (Sl. 2b), vanjska cirkulacija(hladan zrak se uzima s ulice) (Sl. 2a), kombinirana cirkulacija(hladni zrak može se uzimati iz oba izvora redom ili istovremeno) (slika 2c).
Prema načinu organiziranja protoka topline u solarnom zračnom kolektoru, ovi uređaji se dijele na dvije vrste: s prirodnom cirkulacijom(pasivni tip) i s prisilnom cirkulacijom(aktivni tip). U prvom tipu, zakoni konvekcije i gravitacije djeluju na organizaciju kretanja zraka; u drugom tipu, kretanje zraka se provodi pomoću ventilatora.
U modernim solarnim zračnim kolektorima ugrađen je minijaturni fotonaponski (solarni) panel iz kojeg se napaja 12V/12W DC ventilator. Time se opasnost od požara sustava smanjuje na nulu, u usporedbi s napajanjem ventilatora iz kućne mreže od 220 V.
Uređaj.
Solarni kolektori zraka koji se prodaju na tržištu u Rusiji su uređaji u obliku ravne kutije (slični ravnim kolektorima za vodu) koji se sastoje od: aluminijskog okvira, prozirnog prednjeg stakla, apsorbera (metalna ploča obojena u crno ili tamnoplavo, ponekad valovita i/ili ili perforirani), kutijasti kanali, izolacija (ploča od staklene ili bazaltne vune), plastična stražnja stijenka, ventilator, mini fotonaponska ploča, povratni ventil za zrak, prekidač i žica, ispušna jedinica i pričvrsni elementi (Sl. 3).
Svrha.
Prva funkcija solarnih zračnih kolektora je zagrijavanje prostorija. Hladni zrak koji se nalazi u donjem dijelu prostorije ili vani ulazi u kolektor, gdje se zagrijava i kroz gornju odsisnu jedinicu vraća u prostoriju (slika 4).
Istovremeno sa zagrijavanjem prostora vanjskim zrakom, solarni zračni kolektor obavlja i drugu funkciju - ventilaciju prostora i protok svježeg zraka. Filter je instaliran na izlazu kolektorskog zračnog kanala u prostoriju, a zatim čak iu načinu recirkulacije, zrak u prostoriji se može pročistiti.
Pogledajmo sada treću funkciju solarnog zračnog kolektora, zbog čega ga vole ljetni stanovnici i drugi vlasnici zgrada u kojima ne žive stalno.
Solarni zračni kolektor sprječava vlagu u prostorijama u kojima povremeno radi sustav grijanja. Ovaj problem se ne može riješiti jednostavnim prozračivanjem prostora, jer je vlažnost hladnog zraka veća, a njegova sposobnost upijanja vlage niža. Samo pogledajte Mollierovu psihometrijsku tablicu i vidjet ćemo da kada zračni kolektor uzima zrak s ulice s temperaturom od -10°C i vlagom od 70%, zagrijava zrak za 15°C-40°C, čak na temperaturu od +10°C, tada se vlažnost ovog zraka smanjuje na 15%, a svojstva apsorpcije vlage zraka koji se dovodi u prostoriju povećavaju se za 7-9 puta (slika 5).
Sukladno tome, SVK štiti kuću od pojave plijesni, neugodnih mirisa, smrzavanja i, sukladno tome, preranog uništavanja vlažnih strukturnih elemenata.
Ova funkcija zračnog solarnog kolektora također je vrlo relevantna za kupke (Sl. 6) i unutarnje bazene (Sl. 7).
Potrebno je spomenuti još jednu funkciju zračnih solarnih kolektora, koja nije previše relevantna za privatna kućanstva u našim geografskim širinama, ali ipak.
Osim stvaranja topline, solarni zračni kolektor može obavljati barijerne i toplinske zaštitne funkcije.
U ovom slučaju kolektor zauzima cijelu površinu zida ili krova. Vanjska površina kolektora i zid zgrade čine tzv. dvoslojnu fasadu. Na taj način možete “pokriti” zidove, krovove i nagnute elemente zgrada (slika 8).
Vanjski dio takve fasade ima, s jedne strane, funkciju barijere (štiti unutarnji dio – odnosno sam zid zgrade od vlaženja), s druge strane je površina koja apsorbira toplinu dobro prenosi toplinu na svoju unutarnju stranu. Obično se izrađuje valovito s finom perforacijom.
Ova dvostruka fasada iznutra je podijeljena na okomite dijelove. Vanjska površina fasade zagrijava se sunčevom toplinom i tu toplinu predaje zraku između vanjskih i unutarnjih zidova. Zagrijani zrak aktivno se diže prema gore, gdje se odvodi u prostorije za zagrijavanje zgrade. Vrlo često, kao i kod konvencionalnih solarnih zračnih kolektora, ovdje se koristi topli zrak u kombinaciji s ventilacijskim sustavom – izravno ili neizravno. Uzlazni tok vrućeg zraka u šupljini dvoslojne fasade istovremeno isušuje zid zgrade i poboljšava njegove toplinsko-izolacijske karakteristike.
Ova su svojstva vrlo cijenjena u zemljama s hladnom i/ili vlažnom klimom. Solarni zračni kolektor tipa "solarni zid" ne koristi se toliko za grijanje ili predgrijavanje zraka u ventilacijskom sustavu, već obavlja funkciju uštede energije.
U našoj zemlji pojedinačni solarni kolektori zraka malog područja postali su rašireni u primjeni na sezonske, povremeno posjećene i stoga ne stalno grijane objekte: dače, kupaonice, garaže, radionice, studije, skladišta.
Na kraju teksta potrebno je reći nešto o nedostacima solarnog zračnog kolektora:
- Zračni solarni kolektor radi samo u prisutnosti sunca; njegova učinkovitost u oblačnim danima bit će oko nule.
- pri niskim temperaturama, čak i na sunčanom danu, bolje je prebaciti kolektor na način rada unutarnje cirkulacije.
- Prilikom ugradnje kolektora potrebno je izbušiti jednu ili dvije veće rupe u nosivom zidu ili u krovu (ovisno o mjestu ugradnje).
Slika 9 Primjeri raznih opcija za montažu kolektora na zid kuće.
Međutim, korištenjem zračnog solarnog kolektora možemo riješiti sljedeće probleme (slika 9):
- Ventilacija i filtracija unutarnjeg zraka.
- Održavanje suhe atmosfere u prostorijama u kojima grijanje nije stalno uključeno.
- Dodatno grijanje prostora.