Повітряний сонячний колектор для опалення будинку. Повітряні сонячні колектори: їх особливості та способи виготовлення Найефективніший сонячний колектор

Усі люблять погрітися на сонечку влітку. Але мало хто знає, що взимку сонце може зігрівати не гірше. Для цього потрібно лише правильно застосовувати енергію сонця. І сучасні технологіїдозволяють це зробити.

Повітряний сонячний колектор- найкращий помічник у цьому питанні. Він зігріває повітря, що проходить через нього, при цьому працюючи абсолютно автономно. І що найголовніше - йому не важливі свідчення стовпчика термометра, він ефективний навіть у холодну погоду, створюючи у приміщенні комфортні умови.

Принцип дії сонячного колектора

Світлочутливий елемент із фотоелектричними властивостями запускає вентилятор, який затягує повітря з вулиці. По дорозі повітря проходить через фільтр, завдяки чому зігрівається та очищається. У результаті приміщення завжди сухо і тепло.

Повітряний колектор дозволяє:

підтримувати оптимальне значеннявологості у приміщенні;

позбавитися грибка і цвілі на стінах, підлогах і стелі;

- підтримувати комфортну температуру приміщення;

насичувати приміщення свіжим повітрям, отже і киснем.

Невелика площею панель дозволяє підтримувати комфортний мікроклімат у приміщеннях великого об'єму. Тому дуже вигідно використовувати повітряний сонячний колектор для опалення будинку. Це суттєво економить кошти на оплаті рахунків за централізоване електропостачання.

Плюси вентиляції та опалення на сонячній енергії:

Така система працює абсолютно автономно. Вентилятор включається від виробленого під дією сонця електрики, циркуляція повітря відбувається без додаткових пристроїв.

Сонячна енергія безкоштовна, екологічна і доступна всім.

Зменшуються витрати на опалення, а в деяких випадках і це дозволяє відключитися від центрального опалення. Після того, як система окупає себе (близько 3-4 років), вона починає працювати безкоштовно, не витрачаючи жодних ресурсів, крім сонячного випромінювання.

Купити повітряний сонячний колектор може будь-який охочий, це не потребує серйозних фінансових витрат.

Для підтримки комфортної атмосфери одноквартирного будинкудостатньо однієї невеликої панелі, встановленої на південну стіну будівлі.

Цей спосіб використання енергії сонця активно застосовується у Європі не одне десятиліття. Найбільш передові в галузі сонячної енергетики країни (Німеччина, Франція) застосовують повітряні колектори у промислових масштабах: для підтримки необхідної вологості повітря на складах з продукцією та в цехах, для вентиляції приміщень; фермери використовують технологію для створення оптимального клімату в хлівах та зерносховищах.

Найпопулярнішими напрямками застосування повітряних колекторів у Росії є:

вентиляція та опалення приватних будинків;

вентиляція лазень та лазневих приміщень;

підтримання необхідної вологості у зимових садах та оранжереях.

Зараз на російському ринку великий вибірповітряних колекторів від вітчизняних та зарубіжних виробників. Широкий модельний ряд дозволяє вибрати систему, що найбільш відповідає індивідуальним вимогам кожного покупця, яка ефективно працюватиме саме в його умовах.

Якщо у вас додаткові питання щодо сонячного опалення та ГВП, будь ласка звертайтесь до куратора напряму "колектори, теплові насоси" Володимиру: т. моб..soldatov9

В наш час, коли вичерпуються природні ресурсилюди все частіше шукають альтернативні джерела енергії. А що може бути кращим за енергію сонця – загальнодоступну, невичерпну і, якщо можна так висловитися, дармову?

І ось зовсім недавно при вивченні можливого застосування сонячного світла вченими було винайдено повітряний колектор– прилад, що поглинає сонячну енергію та перетворює її на тепло, яке згодом передається теплоносію. Найчастіше теплоносієм виступає рідина, але нерідко використовують і повітря – більше, бувають ситуації, коли повітряні прилади навіть ефективніші.

Чим відрізняється повітряний колектор

Цілком очевидно, що головною відмінністю колектора є теплоносій, що використовується ним у роботі. даному випадкуПросте атмосферне повітря. В принципі, такий пристрій виконується сьогодні у двох варіантах:

• у вигляді плоскої перфорованої чи гофрованої панелі;
• у вигляді системи металевих труб, що добре проводять тепло.

Повітря тут підігрівається при контакті з металом, а ребра на поверхні панелі при цьому лише збільшують тепловіддачу. Всю конструкцію бажано встановити на південній стіні будівлі, а також якісно теплоізолювати. Характерно те, що циркуляція теплоносія буває природною та примусовою (з використанням вентиляторів).

Повітряні колектори можуть працювати за значно меншої температури, ніж рідинні. Наприклад, у звичайній геліосистемі оптимальна температура для роботи колектора – 50°С і вище, тоді як повітряним вистачить і 25°С. Це позитивно позначається на ефективності описуваних нами пристроїв, адже що нижча температура, то менші втрати.

Сфера застосування

Настільки низька популярність приладів пояснюється дуже просто: у повітря досить низька теплопровідність. Тим не менш, геліосистеми повітряного типу широко використовуються:

• у системах рекуперації повітря;
• у осушувальних системах;
• у повітряному обігріві будинку.

Виходить, що повітряні колектори навряд чи можна вважати повноцінною заміною рідинних, але завдяки їм можна скоротити комунальні витрати.

Переваги і недоліки

У повітряних геліосистем, як і в усіх творінь рук людини, є свої сильні та слабкі сторони. До переваг можна віднести:

• ефективність у повітряному сушінні;
• невелику вартість;
• просту конструкцію.

Але є й недоліки:

• повітряними колекторами не можна нагрівати воду;
• вони дуже габаритні (через незначну теплоємність);
• у них скромний ККД.

Зверніть увагу! Щоб підвищити ефективність повітряних геліосистем, їх встановлюють у стіни (південні, як ми пам'ятаємо) ще під час будівництва будівлі.

Ви можете зробити такий прилад самостійно, благо конструкція його, як зазначалося, досить проста. Для цього будуть потрібні дешеві та доступні матеріали (деякі навіть примудряються використовувати жерстяні банки).

Але пам'ятайте: такі колектори досить габаритні, тому цілком можливо, що доведеться спорудити конструкцію на всю стіну.

Виготовлення приладу із водостічних труб

Такий прилад точно краще зробити на всю стіну. Восени та навесні він допоможе вам суттєво заощадити на опаленні. Матеріали підбирайте з огляду на габарити майбутньої конструкції.

Що потрібно в роботі

Технологія виготовлення

Щоб створити колектор, виконайте такі процедури.

Перший етап. Спочатку зробіть невеликий дерев'яний короб у вигляді відкритої скриньки. Його глибина має бути трохи більшою за висоту водопровідних труб.

Другий етап. Надійно ізолюйте задню та торцеві стінки. Поверх мінеральної вати покладіть алюмінієвий лист, до якого, у свою чергу, прикріпіть хомутами труби.

Зверніть увагу! Для покращення циркуляції повітря з одного боку короба труби повинні відступати приблизно на 15 см від торця.

По краях труби фіксуйте дерев'яною перегородкою, де попередньо проробіть отвори кріплення у відповідних місцях.

Третій етап. Зважаючи на те, що вхідний та вихідний отвори будуть знаходитися з одного боку конструкції, проробіть на протилежному боці кілька дерев'яних перегородок для того, щоб розділяти потоки повітря.

Четвертий етап. Після монтажу фарбуйте колектор у чорний колір. Для передньої панелі відмінно підійде стільниковий полікарбонат.

Пам'ятайте: повітряний колектор у зібраному вигляді важить чимало, тому для монтажу вам знадобиться кілька помічників. Під час встановлення використовуйте міцні та стійкі опори.

Потім підключіть колектор до вентиляції будівлі за допомогою утеплених повітроводів. Також подбайте про канальний вентилятор, який нагнітатиме повітря в приміщення.

Виготовлення приладу із профнастилу

Це ще простіша конструкція сонячного колектора. Ви збудуєте її набагато швидше.

Перший етап. Спершу зробіть дерев'яний короб так само, як у попередньому варіанті. Далі по периметру тильної стінки прокладіть брус (приблизно 4х4 см), а на дно покладіть мінеральну вату.

Другий етап. Виконайте вихідний отвір у дні.

Третій етап. Укладіть на профнастил брус і перефарбуйте останній в чорний колір. Зрозуміло, якщо спочатку він був іншого кольору.

Четвертий етап. Зробіть перфорацію на всій площі профнастилу для припливу повітря.

П'ятий етап. За бажанням можете склити всю конструкцію полікарбонатом – це підвищить температуру нагріву абсорбера. Але не забувайте про те, що необхідно передбачити ще й вихідний отвір для припливу повітря ззовні.

Виготовлення колектора з пивних банок

Це практична та дешева альтернатива описаним вище моделям геліосистем. Вона характеризується низькою собівартістю, адже головне – запастися достатньою кількістю бляшанок (це буде неважко для любителів «коки» або баночного пива).

Зверніть увагу! Банки обов'язково повинні бути з алюмінію – цей метал має високий теплообмін і стійкість до корозії. Тому під час підготовки перевірте кожну банку з допомогою магніта.

Технологія виготовлення

Перший етап. Спочатку проробіть у дні кожної банки по три отвори, кожне розміром з ніготь. Зверху зробіть виріз у формі зірки та відігніть краї назовні – це покращить турбулентність підігрітого повітря.

Другий етап. Далі знежирте банки та складіть їх у труби відповідної довжини (залежно від розмірів стіни). Дно і кришка майже ідеально прилягатимуть один до одного, а незначні зазори між ними обробіть силіконом.

Зверніть увагу! Силікон повинен витримувати перманентно високу температуру, інакше ваша конструкція розсиплеться у процесі експлуатації.

Не зміщуйте банки, доки силікон повністю не висохне. Можете використовувати при цьому саморобні шаблони – дві дошки, збиті під кутом (своєї ринви). Це убезпечить труби від бічних зсувів.

Третій етап. Далі приступіть до збирання корпусу. Для задньої стінки використовуйте аркуш звичайної фанери необхідного розміру. Можете зверху та знизу короба встановити спеціальні дерев'яні планки з отворами під труби – так ви досягнете більш надійної фіксації.

Четвертий етап. Укладіть труби в короб і закріпіть тим самим силіконовим герметиком. Потім пофарбуйте їх чорною фарбою – темні кольори, як відомо, притягують сонячне проміння. Між трубами прокладіть мінеральну вату. Коли фарба висохне, закрийте колектор листом стільникового полікарбонату.

Як висновок

В результаті хотілося б відзначити, що описані нами конструкції геліосистем дозволяють досягти великого приросту температури - часто в сонячний день в приміщенні на 25-30 ° С тепліше, ніж зовні. Водночас суттєво покращується і мікроклімат у приміщенні, оскільки забезпечується перманентне надходження свіжого повітря.

І ще один важливий момент: така конструкція не накопичує тепло, тому вночі вона не нагріватиме, а охолоджуватиме повітря в приміщенні. Цю проблему можна вирішити укриттям колектора після заходу сонця.

Відео – Сонячний колектор із алюмінієвих банок

Що таке сонячний колектор

Завдання сонячного колектора – зібрати теплову енергіюсонячного випромінювання та передати її будь-якій речовині, яка далі передасть її «адресату». Ця речовина називається теплоносієм і як які можуть виступати або рідини (найчастіше це вода), або гази (майже завжди це повітря).

Вода є більш ефективним теплоносієм, оскільки її теплоємність набагато вища, ніж повітря, але її застосування пов'язане з певними труднощами: скидання зайвого тепла влітку або захист від замерзання взимку. Повітря не зможе передати таку кількість енергії, зате конструкція повітряних колекторів набагато простіше, вони набагато надійніші та безпечніші. Та й зробити сонячний повітряний колектор власноруч набагато простіше, ніж водяний. До речі, саме повітря є першим теплоносієм, який стала застосовувати людина. Які переваги є у повітря, як у теплоносія:

• Повітря не піддається замерзанню та закипанню.
• Повітря не має токсичності.
• Повітря не треба наділяти якимись особливими якостями (у водних системах додають антифризи), воно завжди доступне.

Повітряні широко використовуються в системах повітряного опалення як житлових будівель, так і підвалів, гаражів, сховищ. В яких країнах повітряні геліоустановки застосовуються найбільш широко, дуже красномовно свідчить діаграма.

Видно, що найбільше економічно розвинуті країнианітрохи не нехтують можливостями Сонця щодо нагрівання повітря. А ми, на жаль, поки що входимо до багатьох 4,3% інших.

Пристрій та принцип роботи повітряного сонячного колектора

Сонячний повітряний колектор складається з кількох основних частин:

• Вся конструкція колектора поміщена в міцний та герметичний корпус, який обов'язково має тепловий ізолятор. Тепло, що потрапило всередину колектора, не повинно «витікати» назовні.
• Головна деталь будь-якого колектора – це сонцеприймальна панель, яку ще називають поглиначем або абсорбером. Завдання цієї панелі прийняти сонячну енергію, а потім передати її повітрі, тому вона має бути виготовлена ​​з матеріалу з найбільшою теплопровідністю. Такими властивостями з доступних у побуті є мідь та алюміній, рідше сталь. Для кращої тепловіддачі нижню частину абсорбера роблять якнайбільшої площі, тому можуть застосовуватися ребра хвиляста поверхня, перфорація та інші способи. Для кращого поглинання сонячної енергії приймальна частина абсорбера забарвлюється темним матовим кольором.
• Верхня частина колектора герметично закривається прозорою ізоляцією, якою може застосовуватися загартоване скло або оргскло, або полікарбонатне скло.

Орієнтують на південь та надають поверхні такий нахил, щоб максимальна кількість сонячної енергії потрапляла на поверхню. Як кажуть фахівці, для максимальної інсоляції. Холодне зовнішнє повітря природно або примусово потрапляє в приймальну частину, проходить через ребра абсорбера і виходить з іншої частини, з фланцем для стикування з повітроводом, що веде всередину опалювального приміщення. Варто відзначити, що варіантів конструкцій сонячних колекторів існує маса і описана вище тільки для прикладу.

Повітряне опалення за допомогою сонячних колекторів не може в нашій кліматичній зоні повністю замінити основне опалення, але воно буде дуже гарною підмогою навіть у морозні зимові сонячні дні.

Ціни на популярні моделі сонячних колекторів

Сонячні колектори

Визначення місця встановлення та доступної площі

Насамперед, треба визначитися з місцем встановлення сонячного повітряного колектора, оскільки це може вплинути на його продуктивність. При цьому слід врахувати декілька факторів:

• Повітряний сонячний колектор слід розташовувати якомога ближче до того місця, куди надходитиме підігріте повітря, оскільки втрати в повітроводах можуть стати такими, що застосування колектора буде недоцільним.
• Колектор слід розташовувати на південній стороні будинку чи іншої будови та по можливості під певним нахилом, що забезпечує максимальну інсоляцію. Якщо це недоступно, треба намагатися встановити якомога ближче до південної сторони. Залежність інсоляції від азимуту та кута установки показана на діаграмі.

• Навколишні предмети, будівлі та рослини не повинні заважати природному освітленню поверхні колектора.

У вибраному місці, що відповідає всім умовам, слід подивитися на яку площу сонячний колектор можна розмістити. Очевидно, що чим більше буде площа колектора – тим він буде продуктивнішим.

Вибір конструкції абсорбера колектора

Абсорбер (поглинач) найважливіша частинабудь-якого сонячного колектора та від його конструкції багато в чому залежатиме продуктивність. У заводських моделей застосовуються деталі зі спеціальних сплавів, що мають особливе високоселективне покриття, але це в основному визначає високу ціну. Наше ж завдання – знайти такий матеріал, який доступний і, проте, добре справлятиметься зі своєю функцією – вловлювати сонячне тепло та передавати його повітрю.

І таким доступним матеріалом є звичайна алюмінієва банка з-під Кока-Коли, пива чи інших напоїв. Як зібрати потрібну кількість порожньої тари ми описувати не будемо, а краще зосередимося на тих чудових властивостях, які дозволяють використовувати алюмінієві банки як абсорбер:

Алюмінієва банка для напоїв - ідеальний матеріал для абсорбера колектора.

• По-перше, банки виготовлені з алюмінію (дуже рідко зустрічаються сталеві), а він має дуже високу теплопровідність.
• По-друге, усі банки з-під будь-яких напоїв мають однакові розміри: нижній діаметр 66 мм, верхній діаметр 59 мм, висота у банки 0,5 л – 168 мм.
• По-третє, банки зроблені таким чином, щоб в упаковці вони розміщувалися один над одним, тобто вони чудово стикуються.
• І, нарешті, тонкий алюміній, з якого виготовлені банки, легко обробляється доступним інструментом.

У міру накопичення потрібної кількості алюмінієвих банокїх треба ретельно відмивати з миючим засобом та просушувати. Інакше надалі вони виділятимуть неприємний запах, з яким впоратися складніше.

Виготовлення корпусу колектора та його теплоізоляція

Залежно від доступної площі розміщення колектора розраховуються його розміри. У цій статті пропонується зробити сонячний повітряний колектор розміром 8 на 8 алюмінієвих банок 0,5 л, що за габаритними розмірами становитиме приблизно 1400*670 мм. Одного листа фанери завтовшки 21 мм стандартного розміру 1525*1525 мм вистачить на виготовлення всього сонячного колектора, а товщина фанери забезпечить необхідну міцність та жорсткість конструкції.

Для виготовлення корпусу необхідно:

Ретельно розмітити аркуш фанери. Для колектора знадобиться:

• Задня стінка розміром 1400*670 мм.
• Дві бічні стінки 1400*116 мм.
• Дві торцеві стінки 630*116 мм.
• Дві напрямні для банок 630*116 мм.

При розмітці варто зважити на те, що для подальшої обробки країв деталей треба давати припуск по 3-5 мм з кожного боку. Щоб нарізка відбувалася без збоїв, краще лінії прокреслювати яскравим маркером.

Різати фанеру найкраще дисковою пилкою, причому чим менше будуть зуби у диска – тим краще. Для більш рівного різанняможна скористатися напрямною, якою можна використовувати лист ДСП із заводською кромкою. Напрямну можна притягнути до листа фанери струбцинами.

Якщо різ йтиме поперек волокон, то краще попередньо гострим ножем по металевій лінійці прорізати верхній шар, так менше буде сколів. Після розкрою листа на деталі, якщо кромки нерівні – їх можна обробити фрезерною машиною за шаблоном до ідеально рівних та перпендикулярних.

Настав час збирати каркас. Для цього треба:

• До задньої стінки колектора прикріпити дві бічні стінки. Кріпити можна меблевими шурупами 6,3 * 50 мм - їх ще називають конфірматами. Тільки перед цим обов'язково треба попередньо пройтися свердлом діаметром 4 мм. Для кріплення можна використовувати і звичайні саморізи, і різні куточки. Колектор повинен мати герметичний корпус, тому доцільно промазувати скріплювані поверхні силіконовим герметиком.

• До задньої стінки, а потім і до бокових кріпляться торцеві стінки. Після цього перевіряється правильність складання та розміри.

Задні та бічні стінки колектора необхідно обов'язково утеплити і для цього якнайкраще підходить екструдований пінополістирол (ЕППС) товщиною 2 см. Перед тим як приклеювати утеплювач до стінок, необхідно обробити фанеру антисептичним засобом або просто пофарбувати, оскільки в цих місцях може конденсуватися волога.

Листи ЕППС можна приклеїти до поверхні фанери монтажною піною, акриловими "рідкими цвяхами", клеєм "Майстер", клеєм "Момент", - у будь-якому випадку він надійно триматиметься. Головне, щоб в описі клею пінопласт був вказаний в якості однієї з поверхонь, що склеюються. Під час клейки утеплювача треба досягти того, щоб усі стики були повністю закриті. За потреби надалі вони можуть «задуватися» монтажною піною.

Після того як вся внутрішня поверхня колектора буде утеплена, її можна обклеїти теплоізоляцією, що відбиває, яка є основою зі склотканини або спіненого поліетилену і алюмінієву фольгу. Дуже часто ці матеріали мають основу клею, що дуже зручно, а якщо ні, то можна приклеїти на будь-який придатний для цього склад. Стики обов'язково треба проклеїти алюмінієвим скотчем.

Виготовлення напрямних для абсорбера

Щоб колони із алюмінієвих банок точно тримали свою геометрію, необхідно виготовити для них напрямні. Для цього раніше були вирізані два шматки фанери 630*116 мм, які треба розмітити і висвердлити таким чином:

• Від верхньої частини відступити 53 мм і прокреслити лінію паралельну довгій стороні.
• Отриману лінію розділити на 9 рівних відрізків, тобто 70 мм, поставити мітки. Вони будуть центрами отворів.
• Свердлом для дерева коронка-чашка діаметром 57 мм треба висвердлити отвори у фанері. Але перед цим краще поміряти в нижній частині банки діаметр опорного кільця стійкості, тому що розміри можуть змінюватись. При необхідності вибрати інший свердло. Банк повинен входити в отвір досить щільно. Працюючи на свердло сильно не натискають і періодично дають йому відпочити.

• Аналогічно робиться розмітка на верхній напрямній. Діаметр головної частини банки трохи більше (57,4), ніж заднього опорного кільця, тому перед висвердлюванням краще поміряти його штангенциркулем і підібрати відповідну коронку-кухоль, а потім приміряти верх банки.

Виготовлення абсорберів

Для підготовки банок до монтажу слід виконати низку операцій:

• Усі банки треба перевірити постійним магнітом. Дуже рідко, але зустрічаються банки із сталі, які треба відсортувати.
• У верхній частині банки ножицями по металу робляться надрізи від версти до країв, а потім ці «язички» заправляються всередину. Працювати слід у рукавичках, щоб уникнути порізів від гострих країв алюмінію. Направити гострі язички всередину банки і вирівняти краї отвору допоможе шмат полімерної труби, затиснутої в лещатах. Подібним чином обробляємо всі 64 банки.

• Настав час зайнятися нижньою частиною. Для цього конічним свердлом по металу в денці просвердлюються три отвори діаметром приблизно 20 мм розташовані під 120 ° один до одного. Щоб не пом'яти банку, її треба помістити в пружну оправку (наприклад, шматок трубної ізоляції) і не стискати руками. Так обробляються всі банки.

• Для склеювання банок найкраще скористатися високотемпературним клеєм-герметиком High Heat Mortar на основі силікатного цементу. Його застосовують для герметизації печей, камінів, димарів. Можливо, його вогнестійкість для колектора буде надмірною, але «запас кишеню не тягне».

• Щоб банки під час склеювання витримували лінію, треба виготовити шаблон із двох рівних дощок, скріплених між собою під кутом в 90°. Для прилягання банок до поверхні шаблон ставлять похило та спирають об стіну.

• Перед склеюванням банки знежирюють будь-яким доступним розчинником (ацетон № 646, 647). Цю роботу краще робити надвір.
• Перед початком наступного етапу на руки треба надіти гумові рукавички, а поряд мати ємність із водою. Поверхні, що склеюються, зволожуються, з пістолета видавлюється рівною «ковбаскою» клей-герметик на нижню частину банки, а потім вона стикується з верхньою частиною банки, що знаходиться нижче.

• Зволоженим пальцем у рукавичці розрівнюється клей, що видавився так, щоб весь стик і поверхня поряд з ним була вкрита клеєм. Потім усі ці операції повторюються всім банок одного стовпчика (8 штук). Після цього всі банки ставляться у шаблон, вирівнюються та притискаються зверху вантажем.
• Після того, як до лей затвердіє, стовпчик знімають і акуратно укладають на горизонтальну поверхню. Подібно збирають інші стовпчики з банок.

• Поки повністю висихають заготовки, можна пофарбувати задню стінку сонячного колектора і направляючі для банок у чорний матовий колір. У хороших автомагазинах завжди можна знайти фарбу, призначену для глушників або гальмівних барабанів.

• Бічні стінки колектора забарвлювати не треба, тому їх треба закрити газетами, прикріпленими малярським скотчем. Після знежирення поверхонь фарбу наносять у два шари.

Складання повітряного сонячного колектора

• Час розпочати складання батареї абсорбера. Для цього кожен стовпчик укладається у відповідну спрямовуючу спочатку знизу, а потім зверху. Перед стикування банки промазуються герметиком, а потім зволоженим пальцем герметик розрівнюється. На цьому етапі треба бути особливо уважним. Збирати краще на горизонтальній поверхні. Після складання та перевірки всіх з'єднань можна акуратно стягнути дві напрямні гумовим джгутом і залишити висихати.
• Коли вся конструкція поглинача висохне її, можна акуратно підняти і помістити поверх короба так, щоб відстані зверху і знизу були однаковими. Після цього робиться розмітка положення напрямних, адже для їх монтажу в коробок доведеться вирізати канавку в утеплювачі так, щоб вони щільно сіли і вперлися в фанерний лист задньої стінки. Після монтажу направляючі планки кріпляться з торців через меблеві боковини. шурупами-конфірматами. Після цього всі стики зашпаровуються герметиком.

• Для входу та виходу повітря відразу треба передбачити отвори, які найкраще зробити у задній стінці. Найкраще для цього скористатися готовими рішеннямив системі пластикових вентиляційних каналів, а саме настінні пластини з фланцем, які можна легко вмонтувати в задню стінку в місцях входу і виходу не зайнятих адсорбером. Для цього у фанерному листі та утеплювачі прорізається прямокутний отвір за розмірами пластини, а потім вона кріпиться до стінки на шурупи через шар герметика.

• Якщо виникне необхідність перейти на круглий повітропровід, вмонтувати канальний вентилятор, зробити поворот і т.д., то в асортименті виробників є будь-які труби та фасонні частини, які слід підганяти вже за місцем.
• Верхню та нижню лицьову частину сонячного колектора в місцях входу та виходу повітроводів необхідно облицьовувати. Для цього дуже добре підходить вагонка, але спочатку треба обрізати точно за розміром, а потім підрізати утеплювач на бічних і торцевих стінках колектора рівно на товщину вагонки. Після цього вона приклеюється на герметик, ним же обробляються всі стики.

• Для фарбування колектор ставиться на упори в положення, близьке до вертикального. Перед забарвленням поверхні знежирюються та висушуються. Фарба наноситься в кілька шарів доти, доки вона не вкриє всю видиму поверхню. Кожен шар наноситься так, щоб не утворювалися патьоки. Поверхня має вийти насичено-чорнийта матової.

• Після висихання фарби саме час змонтувати переднє скло. Для цих цілей найкраще підійде акрилове оргскло чи полікарбонатне скло. Спочатку лист скла прикладається до поверхні, намічаються його розміри, а потім вже він вирізається. Краї відразу треба обробити наждачним папером і підігнати точно за розміром. Перед монтажем його треба ретельно очистити, особливо нижню поверхню та помістити у відсік з адсорбером кілька пакетиків із силікагелем. Він запобігатиме появі конденсату на внутрішній поверхні скла.
• Перед тим як до репити скло, треба всі частини, що примикають до нього: периметр короба і направляючі обробити герметиком. Причому необов'язково наносити герметик на всю поверхню, достатньо тільки на торці фанерних листів. Кріпити найкраще шурупами з прес-шайбою, попередньо висвердливши перед цим отвори. Бажано ще й прикрити край скла спеціальним кутовим меблевим профілем.

• Для кріплення повітряного сонячного колектора до нього можна прикрутити кронштейни на задню стінку. На цьому збирання самого колектора закінчено.

Підключення сонячного повітряного колектора

Повітряний сонячний колектор може як інтегруватися в систему вентиляції, так і працювати зовсім окремо. Навіть за відсутності примусової вентиляції невблаганні фізичні законивсе одно будуть «просувати» нагріте повітря через колектор, але цей процес буде йти досить мляво, тому бажаний вентилятор з продуктивністю не менше 150 кубічних метрів на годину.

Застосування вентилятора оголює два важливі питання:

1. Де вентилятор ставити: на вході чи виході колектора? Якщо колектор підніме температуру на виході до 60-70 ° C (а таке цілком можливо), то вентилятор, що там довго не протягне. З іншого боку - вентилятор, що стоїть на вулиці, піддається атмосферним впливам і їм складніше керувати. Найчастіше його все-таки ставлять усередині приміщення, а в спекотні дні, коли повітря і так нагріте - вентилятор просто не включають або підключають його через теплове реле.

1. Застосування вентилятора змушує сумніватися у деяких скептиків у доцільності повітряного опалення. Чи не простіше електроенергію, витрачену на обертання двигуна вентилятора, направити на підігрів приміщення? Але практика показує, що описана конструкція колектора все одно ефективна і вигідна. Різниця температур зовнішнього повітря і на виході з колектора може досягати 35 °C.

При експлуатації повітряного колектора виникає ще одне резонне питання: у нічний час, коли інсоляції колектора немає, навіть при вентиляторі, що не працює, холодне повітря буде проникати в приміщення. Вирішення цього питання досить просте. Серед комплектуючих для вентиляційних систем можна знайти спеціальні зворотні клапани, які відкриваються лише під тиском повітряного потоку. При вентиляторі, що не працює, клапан буде закритий. Важливо лише правильно встановити, щоб він не перекривав повітропровід. Існують і моделі вентиляторів із вбудованим клапаном, на які слід звернути увагу.

Для швидкого прогрівання теплим повітрям можна продумати систему рециркуляції, коли повітря з приміщення проходить через колектор і повертається до приміщення. В цьому випадку виправдано ставити вентилятор, який нагнітатиме повітря в колектор, а не створюватиме в ньому розрідження. Недоліком рециркуляції є відсутність припливу свіжого повітря.

Експлуатація та догляд за сонячним повітряним колектором

Щоб колектор служив довго і безвідмовно необхідно дотримуватися двох простих правил:

• Періодично треба очищати та промивати лицьове скло сонячного колектора.
• У спекотні літні дні, коли немає потреби в підігріві повітря, краще накрити колектор щільною світлою тканиною, щоб уникнути перегріву поверхні абсорбера.
• Щоб вентилятор не працював вхолосту, періодично варто перевіряти щільність з'єднань повітроводів та їх цілісність.

Дізнайтеся, як , а також розгляньте принцип і порядок збирання, з нашої нової статті.

Висновок

Підбиваючи підсумки статті, варто звернути увагу на кілька пунктів:

• Запропонована у цій статті модель сонячного повітряного колектора довела на практиці свою ефективність та успішно експлуатується у всьому світі.
• За бажанням можна виготовити потужніший сонячний колектор або з'єднати їх дещо послідовно.
• Повітряні сонячні колекториможна використовувати періодично. Наприклад, ранньою весною або для сушіння сільськогосподарської продукції восени.

Відео: Як зробити повітряний сонячний колектор (англ)

Відео: Слайд-шоу про виготовлення сонячного колектора з алюмінієвих банок

Звичні джерела теплової енергії поступово виснажуються, попутно забруднюючи навколишнє середовищепри горінні. Тому людство багато уваги приділяє відновлюваної сонячної енергії. Звичайно, повноцінні, автоматизовані системина базі геліоустановок - задоволення не дешеве, але простий повітряний сонячний колектор для дачі або підсобного господарствацілком можна зробити самому. Про те, як він працює, з чого складається, що потрібно для його збирання, поговоримо далі.

Як це працює

Вийшовши літнім спекотним днем ​​на вулицю можна на особистому прикладі переконатися, що сонячні промені не тільки висвітлюють все навколо, але також має пристойний запас тепла, нагріваючи навколишнє повітря. На відміну від традиційних джерел (газу, вугілля, деревини), ця енергія необмежена - необхідно легко взяти і користуватися нею. Для цього доведеться задіяти елементи різних геліоустановок, наприклад повітряний або вакуумний колектор. Але, як уже зазначалося вище, подібні серійно вироблені системи мають складну конструкцію і досить високу ціну, щоб претендувати на масове використання.

Якщо аналізувати їх на прикладі систем опалення або гарячого водопостачання, потрібно визнати, що панельний або вакуумний сонячний колектор - це такий же теплообмінник, як узагальнено побутовий котел (газовий, мазутний, вугільний). Тобто його конструкція передбачає можливість циркуляції теплоносія (води, повітря). Останній гріється за рахунок поглиненого зовнішнім селективним покриттям (поверхня адсорбера) видимого/інфрачервоного випромінювання. У серійних зразках повітряного або водяного колектора використовується напилення з нікелю або оксиду титану чорного кольору. Він убирає весь спектр сонячного світла - всі сім кольорів веселки, кожен з яких має запас внутрішньої енергії. Тобто, головним завданням сонячної установки в цілому, а колектора зокрема, є максимальне поглинання променів видимого спектру і перетворення їх у тепло, яке потім передається теплоносія, що циркулює в системі/корпусі.

Цікаво! У серійних зразків сонячного колектора рівень ефективності поглинання променів і теплопередачі досягає 95 %, а за відсутності розбору вони можуть нагріти воду в системі опалення або ГВП до 200°С.

Конструкція та принцип дії повітряного апарату досить прості: потрапляючи всередину сонячного колектора повітря поступово нагрівається під дією сонячних променів, стає легше і піднімається вгору. Сама циркуляція в корпусі апарату може бути організована природним і примусовим шляхом. У першому випадку гаряче повітря, віддавши тепло за призначенням, охолоне і опуститься вниз, виштовхуючи легше, що гріється вгору. Для примусової циркуляції необхідно використовувати вентиляційне обладнання сонячного теплообмінника.

Вода чи повітря

Велика вартість сонячного колектора для традиційних водяних систем опалення пов'язана опосередковано з властивостями теплоносія, що використовується. Вода має високу теплоємність, тобто при охолодженні віддає набагато більше тепла навколишньому простору, ніж повітря. Але її функціонування пов'язане з низкою проблем, які слід враховувати в процесі експлуатації системи із сонячним колектором:

• Як і будь-яка рідина, вода практично не стискається, але при цьому розширюється із зростанням температури, а отже, потрібно контролювати тиск, особливо у закритих системах;
• Вода змінює свій агрегатний стан, тобто взимку слід стежити, щоб вона не замерзла, зруйнувавши корпус, трубопроводи, арматуру;
• У ній міститься кисень, що викликає корозію труб, а отже, доведеться подбати про додатковий захист.

Теплоємність повітря в 4 рази нижче, ніж у води. Розрахунки показують, що при тому самому обсязі, повітряний колектор виділяє в навколишнє середовище до 8 ккал тепла, порівняно з 300 ккал у водяного. Але це також означає, що для нагрівання кубометра повітря потрібно вчетверо менше від тепла. Газоподібне середовище має чудову рухливість, дозволяючи налагодити природну циркуляцію в корпусі апарату та системі, вона не токсична, не може замерзнути або закипіти і, що головне, повітря багато навколо. Для його застосування в системах опалення не потрібна маса спеціальних інженерних рішень.

З цього можна зробити висновок, що повітряний колектор має більш просту конструкцію, порядок експлуатації. Він не такий вибагливий у плані експлуатації. Крім того, його легко виготовити своїми руками.

Конструктивні особливості

Звичайно, існує маса технічних рішень, але узагальнено пристрій, конструкцію, схему дії повітряного сонячного колектора можна зобразити таким чином:

З ілюстрації випливає, що основними його частинами є:

• Герметичний корпус. Служить для зручності монтажу системи та розміщення основних компонентів сонячного повітряного колектора, що діють;
• Адсорбер/поглинач. Зазвичай це оребрована панель, що знаходиться всередині корпусу. Головним її завданням є поглинання сонячних променів з подальшою тепловіддачею повітря, яке циркулює в колекторі. Для цього зовнішня сторона адсорбера повинна бути чорного кольору з матовою структурою (у цьому випадку здатність, що відображає, буде нижче). Матеріалом служить зазвичай алюміній або мідь, що мають високу теплопровідність. Ребра головним чином використовуються в конструкції збільшення площі тепловіддачі, забезпечення необхідного режиму руху повітряного потоку всередині корпусу;
• Зовнішня ізоляція. Це прозорий матеріал (загартоване скло), головним завданням якого є захист адсорбера сонячного повітряного колектора від механічних пошкоджень та забезпечення максимальної пропускної спроможності для променів;
• Теплова ізоляція Шар матеріалу, розташований між адсорбером та стінкою корпусу. Усуває тепловтрати при циркуляції потоку повітря у навколишнє середовище.

При установці повітряний колектор направляють на південь, під нахилом до горизонту. Так роблять, щоб забезпечити максимальне навантаження поверхні поглинача протягом дня та сезону. Вплив орієнтації місця встановлення у просторі на ступінь інсоляції (тривалість та площа падіння сонячних променів) можна оцінити на наступній ілюстрації.

Кругова діаграма зліва показує ступінь/інтенсивність потоку сонячних променів, а макет праворуч – ефективність повітряних колекторів залежно від орієнтації стін щодо сторін світла.

Також слід враховувати, що вся конструкція в корпусі повинна бути розташована максимально близько до об'єкта обігріву, інакше тепловтрати повітряної магістралі системи зведуть нанівець весь ефект.

Нагрівання повітря за рахунок пивних банок

Коли стоїть завдання спроектувати та зібрати повітряний сонячний колектор своїми руками, перше, що береться до уваги – максимальна простота підсумкової конструкції. Використання підручних матеріалів прискорить процес складання та здешевить його, але не слід нехтувати їх властивостями.

Вище вже згадувалося, що найкращим варіантомдля адсорбера повітряного сонячного агрегату є мідь або алюміній, зважаючи на їх високу теплоємність, але в роздрібній мережі такий листовий метал має високу вартість. Замінити його в конструкції можна, як виявляється, простою банкою з-під пива або Кока-Коли – хто сказав, що адсорбер сонячного колектора з повітряною циркуляцією має бути плоским. Для їх виготовлення використовують марганцево-алюмінієвий сплав, а всі розміри стандартизовані та однакові.

Цікаво! Вдавшись до простих розрахунків, виявиться, що якщо викласти на майданчику і з'єднати між собою 64 банки (квадрат 8х8), то їх площа дорівнюватиме площі листа 1400х670 мм.

Крім самих банок доведеться виготовити корпус повітряного сонячного колектора, для чого доцільно використовувати листову фанеру або ДСП. Для забезпечення достатньої жорсткості та міцності товщина плит сонячного теплообмінника має бути приблизно 16-20 мм. Для відрізання деталей у розмір потрібно використовувати дискову пилку разом із шаблоном - так поверхня різу дощок вийде більш рівною.

Важливо! При розмітці потрібно залишати припуск на відрізку та майбутню обробку близько 3-5 мм набік.

Дошки корпусу повітряного колектора кріпляться шурупами або конфірматами з обов'язковим прошарком герметика. Якщо використовується фанера, потрібно всю конструкцію обробити захисним лаком або просоченням.

Внутрішні стінки корпусу повітряного сонячного теплообмінника утеплюють. Найпростіше для цих цілей використовувати плитковий пінополістирол (ППС, ЕППС), який сідає на будь-який клеючий склад. Поверх них укладається рулонна алюмінієва фольга, як шар, що відбиває. Її стики проклеюються алюмінієвим скотчем.

Банки кріпляться між собою встик - дно вставляється в шийку, яке попередньо підрізається ножицями по металу і вдавлюється всередину корпусу. У дні банки проробляють кілька отворів свердлом для організації циркуляції повітря, а при з'єднанні стики обов'язково обробляються герметиком. Щоб зібрані колони (8 штук по 8 банок) надійно розташовувалися в дерев'яному корпусі, для них слід виготовити напрямні - трубні решітки, під які отвори проробляються корончастими свердлами.

Коли конструкція повітряного колектора готова, слід здійснити її фарбування. Для цього можна використовувати автомобільну матову (це важливо!) Фарбу в балончиках. Із зовнішнього боку банки закриваються розжареним або оргсклом. Воно забезпечує високий ступінь проходження променів та захист для повітроводів усередині корпусу.

На задній стінці попередньо роблять отвори для забезпечення циркуляції повітря. Для надання більш естетичного зовнішнього вигляду, готову конструкцію можна ушляхетнити, для чого використовувати облицювання з вагонки або меблевих профілів.

Перед початком експлуатації доведеться продумати схему роботи повітряного колектора. Можливо, буде задіяна природна циркуляція або доведеться встановлювати вентилятор, щоб примусово ганяти повітря.

Металевий лист на допомогу

Ще одним простим варіантом установки для підігріву повітря є колектор, в якому роль поглинача відіграє профнастил. Це ребристий, хвилеподібний лист, який також, як і банки в минулому прикладі, поміщається в дерев'яний корпус. Під ним також укладається шар ізоляції, наприклад мінеральної вати. Із зовнішнього боку кріпиться прозоре скло. Поверхня листа також доведеться покрити термостійкою, матовою та обов'язково чорною фарбою. Перевагою такого повітряного колектора є відсутність необхідності додаткового ребрування. Крім того, тут не потрібно використовувати як матеріал дорогі алюміній або мідь. Аналогічно баночному варіанту використовуються режими циркуляції – природної чи примусової.

Як теплоносій у системі сонячного опаленнявикористовується повітря. Сонячні колектори нагрівають його та направляють для опалення будинку або нагрівання теплоакумулятора. Повітряний тип системи сонячного опалення - найпростіший і найдешевший спосіб реалізації сонячного обігріву будинку.

Основні риси системи повітряного опалення:

• Тип системи опалення – повітряна сонячна роздільна, тобто. технічне повітря не поєднується з повітрям приміщень
• Повітряний підігрів підлоги першого поверху
• Повітряні сонячні колектори, інтегровані в покрівлю та південний фасад будинку.
• Водяний сезонний теплоакумулятор великої теплоємності.
• Допоміжне джерело тепла – камін та інфрачервоне плівкове опалення у санвузлах.
• Запас потужності – 30 % для найхолодніших зимових місяців – грудня та січня.

Основні компоненти системи сонячного опалення:

• Сонячні водні колектори, інтегровані в покрівлю та південний фасад
• Водяний теплоакумулятор
• Система розподілу повітря

Особливістю системи сонячного повітряного опалення є те, що всі її елементи вбудовані в будівлю та є її невід'ємною частиною. Це зводить до мінімуму кількість повітроводів та тепловтрати при зберіганні та переміщенні теплової енергії. Важливою перевагою системи опалення і те, що вона роздільна, тобто. повітря в кімнатах не змішується з технічним повітрям, що використовується як теплоносій і циркулює через сонячні колектори, теплоакумулятор і підпілля.

• Повітря, що рухається, не переносить і не накопичує пил, бактерії та мікроорганізми, що є в кожному будинку.
• Рух повітря не завдає дискомфорту людям, що знаходяться в будинку, додатковим шумом і відчуттям протягу.
• Пристрій роздільної системи опалення не передбачає влаштування безлічі повітряних каналів, особливо горизонтальних, в яких з часом можливе скупчення пилу.
• Єдиний повітряний горизонтальний канал, який знаходиться під ковзаном даху, має достатній розмір для обслуговування та проведення прибирання.

Сонячні повітряні колектори

• у зимові місяці інтенсивність сонячної радіації на вертикальну поверхню вища, ніж поверхню покрівлі з нахилом 38о;
• у разі випадання снігу, коли сонячний колектор повністю закритий, вертикальні колектори залишаються чистими і нагрівають повітря з першими променями ранкового сонця. Тепле повітря піднімається і надходить у похилий сонячний колектор на покрівлі, підігріває його, розтоплює сніг і колектор починає працювати. Будь-які інші плоскі колектори або вакуумні трубки, встановлені на похилій покрівлі, позбавлені такої переваги і починають працювати набагато пізніше.

Похилий сонячний колектор для опалення є багатошаровою покрівлею. Основним елементом, що поглинає сонячну теплову енергію, є перфорований оцинкований металевий лист кольору «антрацит», закритий світлопрозорим матеріалом.

Сезонний теплоакумулятор

• повітряним потоком
• через свої стіни безпосередньо до приміщень

Система руху повітряних потоків спроектована таким чином, що при зарядці теплоакумулятора гаряче повітря рухається зверху донизу, а при розрядці – у зворотному напрямку. Це забезпечує хорошу температурну стратифікацію по висоті теплоакумулятора: тобто. у вірній частині він завжди гарячий, у нижній – прохолодний. Саме у верхній частині знаходиться бак попереднього нагріву гарячої води, і з верхньої частини проводиться забір гарячого повітря для опалення. А нижня прохолодна частина забезпечує максимальний відбір теплової енергії у гарячого повітря, що надходить із сонячних колекторів. Таким чином, підвищується ефективність усієї системи.

Система розподілу тепла

Система сонячного опалення повністю автоматизована та працює у чотирьох основних режимах:

• Нагрівання будинку в сонячний день
• Нагрівання теплоакумулятора
• Опалення будинку від теплоакумулятора
• Літній режим охолодження

1. Нагрівання будинку в сонячний день.

2. Нагрівання теплоакумулятора.

Коли приміщення вже достатньо прогріті, тепло починає нагрівати теплоакумулятор. Цей режим працює в основному восени та в другій половині зимового сонячного дня, коли в будинку тепло і потрібне накопичення тепла на майбутнє. Гаряче повітря, проходячи через теплоакумулятор, нагріває його. Опускаючись вниз, повітря поступово віддає свою енергію та внизу максимально охолоджується. З нижньої частини теплоакумулятора повітря прямує знову до сонячних колекторів. Цикл повторюється. При цьому рух повітряних потоків організовано так, що надмірного нагрівання бетонної підлоги першого поверху не відбувається. Слід також відзначити, що обидва потоки повітря для нагрівання теплоакумулятора і опалення першого поверху можуть протікати одночасно. Вони можуть також плавно змінювати свою швидкість та перерозподіляти тепловий потік залежно від температури приміщень, теплоакумулятора та гарячого повітря на виході з сонячного колектора. Якщо, скажімо, температура повітря, що надходить 600С, то подача всього повітря на опалення швидко призведе до перегріву житлових приміщень. У той же час нерозумно втрачати дороге тепло, тому частина повітря прямує в теплоакумулятор. Контроль цього процесу повністю автоматизовано, і не потрібно жодного втручання людини. На підставі показань температурних датчиків диференціальний термостат плавно регулює швидкість обертання вентиляторів, що направляють повітряні теплі потоки в тому чи іншому напрямку.

3. Опалення будинку від теплоакумулятора.

Цей режим працює вночі та в похмурі зимові дні. У нічному режимі або за затяжною хмарною погодою, коли немає надходження сонячного тепла або воно незначне, тепле повітря для опалення будинку надходить із теплоакумулятора для нагрівання бетонної підлоги першого поверху. При цьому потік повітря в теплоакумуляторі змінюється на протилежний тому, що протікав при зарядженні теплом. Це також підтримує хорошу температурну стратифікацію по всій висоті теплоакумулятора, зберігаючи його верхню частину гарячою.

4. Режим охолодження.

охолоджене свіже повітря з ґрунтового теплообмінника подається в приміщення через грати на підлозі першого поверху, охолоджує перший поверх, і, нагріваючись, піднімається на другий поверх, витісняючи тепле повітря. Відтік теплого повітря походить із верхньої частини кожної кімнати мансардного поверхучерез повітрозабірники, звідки він потрапляє у сонячні колектори. Нагріваючи в колекторах, повітря рухається вгору, створюючи природну тягу, і, зрештою, виходить назовні через щілину у верхній частині покрівлі. Таким чином, система сонячного опалення перетворюється на систему сонячного охолодження, при цьому вона працює повністю автоматично без електрики і будь-яких механічних частин, що рухаються, тільки за рахунок сонячної енергії та законів фізики. Як тільки сонце сходить і колектори починають нагріватися, в них виникає тяга і повітря виходить з них, створюючи в будинку деяке розрядження. При зачинених вікнах і дверях, повітрі ні звідки надходити в будинок, він втягується через ґрунтовий теплообмінник і розподіляється по поверхах.

холодне свіже повітря подається у верхню частину кімнат другого поверху, а відтік повітря – з нижньої частини першого поверху, і далі – у сонячні колектори та назовні. Для подачі свіжого повітря на цій схемі вже знадобиться вентилятор, т.к. потужності колекторів для вентилювання всього будинку недостатньо. Колектори працюють лише для витяжки теплого повітря, а для подачі холодного повітря використовується вентилятор системи опалення, що працює влітку в реверсному режимі.

Слід зазначити, що перший варіант простіший за пристроєм і економічніший в експлуатації, але поступається другому в плані комфорту. У першому варіанті при поступальному русі повітря знизу вгору і його поступовому нагріванні перший поверх завжди прохолодніше другого. У другому варіанті холодне повітря при подачі зверху поступово опускається і перемішуватиметься з теплим повітрям, розташованим нижче. Поступово переміщаючись вниз, він рівномірно охолоджує обидва поверхи, і зрештою йде з нижньої частини приміщень першого поверху через спеціальні повітрозабірники.

Система сонячного нагрівання води

У верхній частині теплоакумулятора, де завжди максимальна температура, розташований металевий бак попереднього нагрівання гарячої води. Бак влаштований без ізоляції для безпосереднього нагрівання води гарячим повітрям, що надходить із сонячних колекторів.

Бак служить для попереднього нагрівання води до температури 40-500С, що у більшості випадків достатньо побутових потреб. На додаток до цього, після бака встановлений резервний проточний електричний водонагрівач.

Сонячне опалення, сонячний повітряний колектор

повітряна система сонячного опалення, сонячні колектори для опалення будинку, сонячний колектор