無料の太陽エネルギーを使用することは、個人の家の暖房に費やされる燃料と電気を節約する良い方法です。ソーラーシステムの大量使用は、受熱器と関連機器(貯蔵タンク、循環ポンプ、電子制御ユニット、その他の付属品)の高価格によって妨げられています。コストを削減する唯一の方法は、安価な材料から自分の手でソーラーコレクターを作り、標準のストラップ方式を組み立てることです。
ソーラーヒーターの動作原理
自家製のソーラーシステムの製造に着手する前に、工場で製造されたソーラーコレクター(空気と水)のデバイスを探索する価値があります。前者は建物の直接加熱に使用され、後者は給湯器または非凍結冷却剤-不凍剤として使用されます。
参照。機能が制限されているため、空中設置はあまり人気がありません。太陽熱温水器は、屋外プールの暖房、給湯、および温度の上昇を可能にするため、需要が高まっています。
ソーラーシステムの主な要素は、3つのバージョンで提供されるソーラーコレクター自体です。
- フラット給湯器。下から絶縁された密閉ボックスです。内部は銅コイルが固定された金属板製のヒートシンク(吸収体)です。上部は耐久性のあるガラスで覆われています。
- エアヒーターマニホールドの設計は以前のバージョンと同様であり、ファンによって循環された空気のみが、冷却剤の代わりにチューブを循環します。
- 管状真空マニホールドのデバイスは、フラットモデルとは根本的に異なります。装置は銅管が置かれる耐久性のあるガラス製フラスコで構成されています。それらの端は2つの高速道路に接続されています-供給と戻り、フラスコからの空気はポンプで排出されます。
添加。別の種類の真空給湯器があり、ガラス製のフラスコがしっかりと密封され、低温で蒸発する特殊な物質で満たされています。蒸発中、ガスは水に伝達された大量の熱を吸収します。図に示すように、熱伝達の過程で、物質は再び凝縮し、フラスコの底に流れ込みます。
記載されているタイプのコレクターは、太陽放射の熱(そうでなければ日射)を流れる液体または空気に直接伝達する原理を使用しています。フラット給湯器は次のように機能します:
- 水または不凍液は、0.3〜0.8 m / sの速度で銅熱交換器を通過し、循環ポンプによってポンプで送られます(屋外シャワーには重力モデルがあります)。
- 太陽光線は吸収シートとそれにしっかりと接続されたコイルのパイプを加熱します。流れる冷却液の温度は、季節、時間帯、路面の天候に応じて15〜80度上昇します。
- 熱損失をなくすために、本体の底面と側面はポリウレタンフォームまたは押出しポリスチレンフォームで断熱されています。
- 透明な上部ガラスには3つの機能があります。それは、吸収体の選択的なコーティングを保護し、風がコイルを吹き付けるのを防ぎ、熱を保持する密閉エアギャップを作成します。
- 高温の熱媒体が貯蔵タンクの熱交換器に入ります—バッファータンクまたは間接加熱ボイラー。
装置の回路内の水温は季節や日によって変動するため、太陽熱温水器を直接暖房や温水に使用することはできません。太陽から受け取ったエネルギーは、タンクのコイル-バッテリー(ボイラー)を介して主熱媒体に伝達されます。
例外-プール用のソーラー設備。タンク水を直接または単純な熱交換器で加熱します。
管状装置の効率は、各フラスコの真空と内部反射壁によって強化されます。太陽光線は空気のない層を自由に通過し、不凍液で銅パイプを暖めますが、熱は真空を克服できず、外に出ることができないため、損失は最小限です。放射の別の部分は反射板に入り、喫水線に焦点を合わせます。メーカーによると、インストールの効率は80%に達します。
集水器を作ります
当然のことながら、真空式給湯機は家庭では作れません。そのため、熱交換器と太陽光を集める吸収体を備えたフラットなデザインを採用しています。理想的には、レシーバーの面積と出口の水の温度を計算する必要があります。これは多くの要因に依存します。
- 居住地域と日射量;
- 周囲温度、特に冬。
- 太陽への露出を知覚する熱交換面の領域;
- コイル材料とコーティング;
- 入口クーラント温度;
- 太陽に対するパネルの角度。
- 熱交換器パイプを通る水の流量。
インターネットでは、ソーラーコレクターのパフォーマンスの計算を見つけることは難しくありませんが、警告が表示されます-計算は非常に不正確です。
例。 事実は基礎として取られます:晴れた日に、500-800 Wの太陽エネルギーが1m²の表面に到達します。さらに、学校の公式m = Q / 1.163 xΔtを使用して、1m²の熱交換器で40°Cに加熱された水の質量を求めます。500/ 1,163 x 40 = 10.7リットル/時。日射量800 W /m²の場合、17.2 l / hを加熱できます。しかし、悪魔は詳細にあります。1平方メートルあたり0.5〜0.8 kWの最初の数字は、非常に近似した数字です。
ステップバイステップの説明で説明されている問題への簡略化されたアプローチを提供します:
- コレクターに渡す準備ができている場所とエリアを決定します。
- 材料価格に基づいて、コイルとハウジングを組み立てるための適切なオプションを選択します。
- プロトタイプを作成し、正しいスキームに従って暖房または給水に接続します。この記事の以下のセクションでバインディングメソッドを示します。
- 家庭で暖房回路をテストし、電力の増減、設計の変更などについてさらに結論を出します。
次に、落とし穴に焦点を当てて、各ステージを個別に実行します。
熱設備の配置
実際、自家製のコレクターの場所には、建物の屋根の上または家のエリアのオープンエリアの2つのオプションしかありません。場所を選択するときは、簡単なルールに従ってください。
- 敷地は、木や他の別荘に遮られず、日中にできるだけ照らされるべきです。
- 屋根に設置した場合、日射が常に入る、より緩やかな傾斜が選択されます。壊れたマンサード屋根の急な部分が機能しないことは明らかです。
- 暖房や給湯を目的とした温水設備を家から遠ざけてください。供給配管が長くなり、熱損失や設置コストが増加します。
- 視覚的に東から西に移動する太陽が常にヒートシンクを照らすように、地上のコレクターを向けます。パネルの取り付け角度は60±15°です。
注意。加熱要素の効率は、吸収体に送られる単一のビームに光線を集める放物線状太陽集光器の助けを借りて向上させることができます。凹面鏡の作り方や組み立て方法を動画でご覧いただけます。
夏のシャワーで水を温めるように設計された太陽光発電所がこの建物の屋上にあり、重力でつながっています。プールを加熱するための装置は、タンクのボウルの隣にあります。
材料の選択
人気のあるフォーラムハウスフォーラムで検討されたレビューやトピックに基づいて、太陽熱温水器の製造用アクセサリを選択しました。したがって、受信機の長方形の箱は通常、木製の梁または既製の古い窓枠でできています。ハウジングの後壁は、玄武岩ウール、発泡スチロール、または押出し発泡ポリスチレンで絶縁されています。
ヒント。箱の底はホイルポリマー断熱材で作ることができます。金属層は吸収体として機能します-追加のシートを置く必要はありません。
家庭の職人がさまざまなパイプから熱交換器を作ります。
- 黒色ポリエチレン(HDPE);
- 波形のステンレス鋼;
- 銅とアルミニウム;
- ポリプロピレンと金属プラスチック;
- 架橋ポリエチレン;
- パネル鋼ラジエーター。
効率と耐久性の観点から、熱伝導率が最も高いアルミニウム、銅、ステンレス鋼製のチューブを使用することをお勧めします。材料の不足は高価格です。
プラスチックパイプは金属パイプよりもはるかに安価で、取り付けも簡単です。ただし、ポリマーを使用する場合は、いくつかのニュアンスを考慮する必要があります。
- プラスチックは紫外線の影響で徐々に劣化します。
- PPRパイプの壁が厚すぎ、熱伝導が不十分です。
- 高品質のプラスチックは、私たちの目的には高すぎます。また、安価なものは、曲がりくねって層状になり、太陽の下ですぐに崩壊します。
- 架橋ポリエチレンは、湾の最初の曲がりを「記憶」し、そこから環状コイルを作るのは便利であり、矯正は容易ではありません。
- 食品シリーズ(ブルーストライプ付き)の購入に必要なHDPEパイプは、紫外線から保護されています。
参照。プール熱交換器の最も単純なバージョンは、「カタツムリ」が敷かれた黒いガーデンホースです。材料のマイナスは、太陽に長時間さらされたことによるゴムの亀裂です。
HDPE薄肉パイプは、価格/品質比の点で優れた選択肢です。黒い表面は太陽熱をよく吸収し、接続金具は安価です。パイプラインは、プラスチック製のクランプまたはネジのスズストリップで吸収装置に取り付けられています。
吸収シートとしては、通常または黒色塗装のステンレスを使用することができます。理想的なオプションは、シートアルミニウムまたは銅です。
ボックスの上部は、選択できる次の透明なマテリアルで閉じられています。
- 通常または強化ガラス;
- 透明なプラスチックラップ;
- 薄い気泡ポリカーボネート。
ヒント。半透明の要素として、プラスチック製の窓の既製の二重窓を使用しないでください。冬には、街路の空気と閉じたコレクターチャンバーの温度差が大きいため、2層パッケージは耐えられず、ひび割れます。
アセンブリの推奨事項
ソーラーコレクターを製造するプロセスは非常に明白であるため、段階的な指示を描くことは意味がありません。内部の金属製アブソーバーに熱交換器を取り付けて、最も気密性の高いチャンバーを作ることが課題です。間違いからあなたを守るためにアドバイスをします。
- 熱交換器チューブは、縦方向またはスパイラル(カタツムリ)を使用して配置できます。隣接するライン(ターン)間の距離を1〜4 cmに小さくします。
- ケースの気密性は、ジョイントをシリコーンシーラントで潤滑するか、ゴムシールを敷くことで実現されます。
- チューブは、便利な方法でベースに取り付けられます-プラスチック製のクランプ、金属片、またはセルフタッピングネジで側面を固定します。
- 内部の空洞全体が耐熱性の黒いエナメル(エアゾール缶で販売)で塗装されています。
- 給湯器背面の断熱層の厚みは50mm以上です。
- 透明フィルムを上に引っ張るのが最も簡単です。これはプロトタイプに最適なオプションです。その後、ガラスを交換することは難しくありません。
別の推奨事項。木製部品は防腐剤で処理する必要があります。鋼のプロファイルから溶接されたフレームをプライマーと2層の薄い塗料で覆います。
ヒートシンクパネルを組み立てたら、コイルに水を入れ、漏れがないか確認します。次に、ソーラーコレクターをテストします。出力をタンクに接続し、パネルを太陽の下に設置し、加熱時間を考慮して、定期的に水の温度を測定します。実際の指標に基づいて、給湯器の性能を判断するのは簡単です。
配線図
シャワーの水を加熱するために設計されたコレクターは、重力流によって貯蔵タンクに接続されています。重要な条件:ソーラー設備はメインタンクの下に配置する必要があります。これにより、密度の低いお湯がパイプを通って上昇し、冷たいお湯が置換されます。このようなシステムの設計を図に示します。
ボイラーや蓄熱器に接続すると、ソーラーコレクターは本格的な熱源として機能します。ソーラーシステムメーカーは、必要な結合要素を含む2パイプ圧力方式の使用を推奨しています。
- 0.4 barの圧力を発生させる循環ポンプ;
- 膨張タンク膜タイプ;
- 自動通気口;
- 安全弁、2バールの圧力で作動するように設計されています。
- 圧力計;
- 温度計;
- 遮断弁、補給弁;
- 2つの温度センサーを備えたコントローラー;
- 供給パイプラインの断熱。
重要なポイント。複数のコレクターのバッテリーがバッファータンクに接続されている場合、ポンプ容量と膨張タンクの容量を増やす必要があります。膜タンクの最小容量は、回路内の総冷却液量の10%です。
スキームは次のように機能します。
- ヒートシンクは、バッファータンクの下側のコイルに取り付けられています。
- センサーによるコントローラーは、供給パイプと蓄熱器内の水の温度(不凍液)を比較します。
- 電子ユニットは、タンク内の水の温度がフロー温度以上になるとポンプを停止します。
- 回路に入った空気は、システムの上部に設置された自動バルブを通して排出されます。
- ポンプ停止によるクーラントの過熱(太陽を消すことは不可能)の場合、安全弁が作動し、過剰な圧力を解放します。
最も高価な回路要素は電子制御ユニットです。コントローラーなしでどうすればよいですか:
- 温度差によってトリガーされる安いサーモスタットをAliexpressで購入する;
- デイナイトタイマーと機械式サーモスタットを設定して、バッファータンクの温度が最大になったらポンプをオフにします。
安い中国の制御ユニットがどのように機能するか(価格-$ 15)、ビデオレビューを参照してください:
ソーラー暖房
空気暖房の設置は同様の方法で行われ、熱交換器のみが大径のパイプで作られ、送風機はファンによって提供されます。放射線受信機は、以下の材料から職人によって作られています:
- 換気のためのアルミニウム波形;
- ペットボトルを片方に挿入しました。
- 刻まれたビール缶。
ボックスには、空気管用に2つの穴が開けられており、内部に細かいメッシュが配置されており、虫の侵入を防ぎます。コンピューターのクーラーであるファンは、開口部の1つに取り付けられ、熱交換部分は黒く塗られています。供給管は断熱され、暖房された部屋に置かれます。空気マニホールドアセンブリアルゴリズムはビデオに示されています。
結論
ソーラーコレクターの魅力は、エネルギー価格の上昇によるものです。給湯器の性能は冬に低下しますが、太陽熱は主な供給源であるボイラーによる燃料消費を大幅に節約します。無料の太陽エネルギーでカントリーハウスをできる限り暖めたい場合は、ミラーコンセントレーターを使用した設置に注意することをお勧めします。これらの非常に効果的なデバイスは、ヨーロッパとアメリカで広く使用されています。