Подключение солнечного коллектора к теплому полу

Солнечные коллекторы для отопления дома, принцип работы гелиосистемы, особенности подключения коллекторов

Любой солнечный коллектор — это особый вид климатической техники. Она используется для производства горячей воды, чтобы в дальнейшем использовать её для различных нужд. Возможность внедрения возобновляемых бесплатных источников энергии в производственный цикл становится главным отличием коллекторов от другой подобной техники. Принцип изменения плотности воды во время её нагрева — вот на чём основана работа таких устройств. Это означает, что осуществляется движение воды наверх, для дальнейшего подогрева выталкиваются более холодные участки воды. Так что нет необходимости использовать какое-либо дополнительное насосное оборудование.

Как работает коллектор в системе отопления

Чаще всего гелиосистемы используют для своей работы обычную воду, а так же антифриз. Если по сравнению с коллектором температура воды в нижней части ниже, включается обогрев. Вода перемещается по системе благодаря встроенному насосу. Нагрев воды в накопителе происходит через теплообменник, обычно коллекторы нагреваются только до определённой температуры.

При необходимости направление воды в системе меняется благодаря смесителю. Таким образом, остывающая и тёплая вода время от времени сменяют друг друга. За счёт расширения тёплой воды происходит замена жидкости в системах с естественной циркуляцией. При нагреве тёплая вода поднимается вверх, холодная выталкивается в нагревательный бак.

Обязательно наличие теплоизоляционного слоя толщиной как минимум 25−30 сантиметров, иначе система не сможет работать стабильно. Что касается резервуара, то лучше всего использовать прямоугольную форму. При соблюдении этого условия вода будет равномерно распределяться по всем имеющимся участкам. Так что работа системы в целом станет более полноценной.

Отопление домов солнечными коллекторами

Затраты на обогрев частного дома могут снизиться до 50−90 процентов, если правильно смонтировать солнечные коллекторы. Весна-осень — период, когда обогрев происходит особенно активно, хотя в принципе система работает в любое время года.

Главные параметры, которые нужно рассчитывать при выборе коллектора:

площадь гелиосистемы

количество тепловой энергии

Если система будет использоваться в зимний период, то и расчёты проводятся соответственно. Ведь в зимние морозы требуется гораздо больше энергии и затрат для того, чтобы помещение было комфортным для проживания.

Достаточно часто солнечные коллекторы выступают лишь дополнительными источниками тепла. Автономное использование гелиосистемами тоже возможно, если теплоизоляция дома выполнена правильно.

Естественная циркуляция воды за счёт конвекционных потоков — лишь один из принципов, по которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивной циркуляции воды этот вариант менее эффективен, чем все остальные. Бак обязательно примыкает к коллектору, но в то же время находится выше него.

Дополнительные электрические циркуляционные насосы используются в системах с принудительной циркуляцией. В данном случае сами коллекторы становятся более эффективными, поскольку более эффективно используется вода. Но к обслуживанию такие устройства более требовательны, всё зависит от электрической энергии, за счёт которой всё работает.

Подключение коллекторов к системе отопления

От того, какой тип циркуляции используется в той или иной системе, зависит то, как будет производиться подключение к отопительной системе. Подключение к системе с естественной циркуляцией — один из самых простых способов. Здесь главным принципом становится только нагрев воды в системе отопления.

Выше уровня коллектора подключается накопительный бак. Верхний вывод, таким образом, должен подключаться ко входу горячей воды в систему отопления, а нижний к обратке. На входе в солнечный коллектор для отопления в таком случае могут возникнуть воздушные пробки. Потому такие системы стоят дешевле, чем вариант с использованием насосов.

С использованием автоматики можно подключить солнечный коллектор к системе с принудительной циркуляцией. Эти системы обладают своими особенностями:

Контроллер управляет насосом на основе показаний специальных датчиков.
Когда по этим датчикам температура достигает заданного значения, обогрев прекращается
Бак-накопитель, обратка и выход коллектора — места, где обязательно устанавливаются такие датчики
Вместе с такой системой лучше использовать дополнительные источники тепла. Например, твердотопливные или газовые котлы.

На степень нагрева воды в системе в таких случаях влияет местоположение коллектора по отношению к солнцу, а так же уровень его наклона. Лучше с самого начала устанавливать коллекторы так, чтобы под прямыми солнечными лучами они находились большую часть дня. Объём бака в морозный период лучше выбирать около 40 см³, если не планируется подключать дополнительные источники тепла. Иначе в пасмурные дни система будет работать не совсем эффективно.

Довольно сложно рассчитать количество квадратных метров, которые необходимы для той или иной системы коллекторов. Здесь важны не только наклон крыши и сторона, значение приобретают уровень солнечной радиации в данном регионе, объём накопителя. Потому все расчёты лучше доверить квалифицированным специалистам.

Сейчас производством солнечных коллекторов занимаются разные производители. Выбирая ту или иную марку, надо обязательно обратить внимание на её производительность. В перерасчёте на м2 у каждой торговой марки она может быть своя. И в некоторых случаях разница становится действительно заметной.

Коллекторы из поликарбоната

Листы ячеистого поликарбоната или полипропилена — главные элементы, из которых состоят такие коллекторы. К торцам листов крепится непосредственно сам коллектор. Только в специальном жестяном крытом коробе необходимо осуществлять монтаж подобной системы. В качестве крышки следует использовать дополнительный лист из поликарбоната. Можно сделать и стеклянную крышку, но, если светопроницаемость будет излишний, поликарбонат создаст парниковый эффект, так что всё будет похоже на двойное остекление. Так что лучше всё делать полностью из поликарбоната, так система будет работать стабильнее.

Дополнительная информация о структуре

Сам солнечный коллектор становится главным элементом в системе нагрева воды. Эта конструкция может быть отнесена к одной из трёх групп:

плоские коллекторы
вакуумные коллекторы
водяные коллекторы

Алюминиевая рама становится основой для плоских коллекторов. Внутри неё располагаются медные трубки, сверху их покрывает специальный поглощающий материал. Снизу находится теплоизоляция. Закалённое стекло практически полностью закрывает эту конструкцию, само стекло всегда отличается большой пропускной способностью относительно света. Такие системы можно включать только в определённое время года, а можно пользоваться ими круглый год.

Рама с вакуумными трубками из боросиликатного стекла — вот что используется для изготовления вакуумных коллекторов. Ещё одна колба со специальным поглощающим покрытием имеется при этом внутри каждой отдельной трубки. Медная трубка с теплоносителем под низким давлением располагается в самих колбах. В теплообменник с жидкостью помещается конец медной трубки, именно туда выделяется тепловая энергия, которая аккумулируется в системе.

Конструкция типа «морская трубка» тоже является отдельной разновидностью вакуумных коллекторов. Бак для воды и трубки в этом случае находятся на раме. Внутри каждой трубки находится ещё одна трубка, между ними обязательно устраивается специальное вакуумное пространство. Слоем абсорбента покрыты вакуумные трубки, более того, они заполнены водой. Когда происходит нагрев, вода поднимается в бак. Холодная опускается к трубкам для нагрева. Такие системы ещё называются водяными солнечными коллекторами.

Бак-аккумулятор выступает вторым элементом, который обязательно присутствует в любой системе. Именно он используется для хранения воды, в дальнейшем потребляющейся для различных нужд. Наружную часть бака лучше утеплить отдельным слоем толщиной минимум в 3 сантиметра, иначе в холодное время года он не сможет сохранить тепло. Бойлер для солнечного коллектора тоже подождёт.

На что следует обратить внимание

Любые гелиоустановки характеризуются номинальной мощностью, которая обозначается в киловаттах. Это количество энергии, которое вырабатывается при ярком солнце в зените. Это означает, что эффективность системы будет снижаться утром и вечером. Ночью, скорее всего, можно будет использовать горячую воду только из бойлера, где вода копилась на протяжении целого дня.

Выбирая модель коллектора, обратите внимание на то, можно ли его использовать в зимний период. И на то, какая мощность должна быть у системы, к которой коллектор подключается. Установка коллекторов обычно осуществляется на крышу или на каркас, который монтируется отдельно.

Гелиосистема для загородного дома (видео)

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Солнечные тепловые коллекторы - Управление энергетической информации США (EIA)

Отопление солнечной энергией

Люди используют солнечную тепловую энергию для многих целей, включая нагрев воды, воздуха, внутренних помещений зданий и производство электроэнергии. Существует два основных типа солнечных систем отопления: пассивных систем и активных систем .

Пассивное солнечное отопление помещения происходит, когда солнце светит через окна здания и согревает интерьер.Конструкции зданий, оптимизирующие пассивное солнечное отопление (в северном полушарии), обычно имеют окна, выходящие на юг, которые позволяют солнцу светить на поглощающие солнечное тепло стены или полы в здании зимой. Солнечная энергия поглощается строительными материалами и нагревает внутреннее пространство зданий за счет естественного излучения и конвекции. Оконные выступы или шторы блокируют попадание солнца в окна летом, чтобы в здании было прохладно.

Активные солнечные системы отопления имеют коллекторы для нагрева жидкости (воздуха или жидкости) и вентиляторы или насосы для перемещения жидкости через коллекторы, где она нагревается, во внутреннюю часть здания или в систему аккумулирования тепла, где тепло выпускается и возвращается в коллектор для повторного нагрева.В активных солнечных водонагревательных системах обычно есть резервуар для хранения воды, нагретой солнечными батареями.

Солнечные коллекторы либо неконцентрирующие, либо концентрирующие

Неконцентрирующие коллекторы - Площадь коллектора (область, которая задерживает солнечное излучение) совпадает с площадью поглотителя (площадью, поглощающей солнечную энергию / излучение). Системы солнечной энергии для нагрева воды или воздуха обычно имеют неконцентрирующие коллекторы. Плоские коллекторы являются наиболее распространенным типом неконцентрирующих коллекторов для воды и отопления помещений в зданиях и используются, когда достаточно температуры ниже 200 ° F.

Плоская металлическая пластина, поглощающая и поглощающая солнечную энергию
Прозрачная крышка, которая позволяет солнечной энергии проходить через крышку и снижает потери тепла от поглотителя
Слой изоляции на задней части абсорбера для уменьшения потерь тепла

Солнечные водонагревательные коллекторы имеют металлические трубки, прикрепленные к поглотителю.Жидкий теплоноситель прокачивается через трубы абсорбера для отвода тепла от абсорбера и передачи тепла воде в резервуаре для хранения. Солнечные системы для нагрева воды в бассейне в теплом климате обычно не имеют крышек или изоляции для абсорбера, и вода из бассейна циркулирует из бассейна через коллекторы и обратно в бассейн.

Солнечные системы воздушного отопления используют вентиляторы для перемещения воздуха через плоские коллекторы внутрь зданий.

Концентрирующие коллекторы —Площадь, задерживающая солнечное излучение, больше, иногда в сотни раз больше, чем площадь поглотителя.Коллектор фокусирует или концентрирует солнечную энергию на поглотителе. Коллектор обычно перемещается в течение дня, чтобы поддерживать высокую степень концентрации на поглотителе. Солнечные тепловые электростанции используют концентрирующие системы солнечных коллекторов, поскольку они могут производить высокотемпературное тепло, необходимое для выработки электроэнергии.

Последнее обновление: 3 декабря 2019 г.

Системы солнечных коллекторов для нагрева воды

Дом и сад
Green Living
Источники энергии
Системы солнечных коллекторов для нагрева воды

Рик ДеГюнтер

Для нагрева воды солнцем, широкий диапазон Имеются конструкции солнечных коллекторов. Некоторые системы представляют собой не что иное, как солнечные коллекторы. Например, накрывая бассейн солнечным одеялом, вы просто плаваете им прямо над водой.Когда вы хотите плавать, вы снимаете одеяло.

Эффективность коллектора - это мера того, насколько хорошо он преобразует излучение в полезное тепло. Пропуск большего количества жидкости через коллектор (или более быстрый запуск жидкостей) не приводит к большему накоплению тепла, потому что это определяется доступным излучением. Однако пропускание большего количества жидкости обычно сохраняет коллектор более холодным, что означает меньшие потери тепла окружающей среды и, следовательно, лучшую эффективность.

Срок службы коллектора важен при принятии решения.Некоторые из них не выдерживают более пары лет при полном пребывании на солнце. Остальные имеют гарантию более десяти лет.

Интегральный коллектор накопительный коллектор для бассейнов

Прямые, встроенные коллектор-накопители (ICS), такие как коллекторы бассейнов и периодические коллекторы, обычно заполняются водой, которая нагревается. Самый простой и дешевый коллектор на рынке - это гибкая формованная пластиковая решетка, подходящая для бассейнов.

Коллекторы

ICS доступны в большинстве магазинов товаров для бассейнов.Ожидайте, что вы потратите около 230 долларов на 80 квадратных футов для простейших моделей. Для типа, который вы устанавливаете на крышу, дополнительная целостность (срок службы) и производительность обходятся дороже.

№

Пластиковые каналы коллектора бассейна неэффективны при ветре и дожде.

Коллекторы периодического действия

Коллекторы периодического действия, другой тип коллекторов ICS, могут быть очень простыми: просто поставьте резервуар с водой на солнце и дайте ему нагреться. Если вы покрасите резервуар в черный цвет, он будет поглощать больше тепла. Если вы используете какой-нибудь светоотражающий материал, например алюминиевую фольгу, чтобы направить еще больше солнечного света на резервуар, он работает еще лучше.Если вы запечатаете его в закрытом контейнере с застекленным окном, вы получите наилучшие результаты.

Коллекторы периодического действия хорошо работают без насосов и систем управления, поэтому они являются хорошими кандидатами в удаленных местах. Коллекторы периодического действия могут весить много, более 1000 фунтов, когда они наполнены водой, поэтому вам необходимо убедиться, что место установки выдержит такой вес.

Коллектор партии можно сделать из барабана емкостью 55 галлонов, окрашенного в черный цвет, и в некоторых частях мира это стандартная рабочая процедура.

Плоские солнечные коллекторы

Плоский солнечный коллектор состоит из прямоугольной коробки 2 фута. или 4 фута. шириной на 4 фута. до 12 футов. длиной и толщиной 8 дюймов. Пластина из меди или алюминия на дне коробки имеет черный цвет, чтобы поглощать максимальное количество солнечного света. Ряды трубок циркуляции жидкости находятся в непосредственном контакте с пластиной абсорбера; когда солнечный свет нагревает пластину, тепло передается циркуляционным трубкам и жидкости. Пластина-поглотитель изолирована от корпуса, а стеклянная или пластиковая крышка изолирует блок и пропускает максимальное количество солнечного света с минимальными потерями тепла.Качественные блоки имеют застекленное окно из кремнистого стекла с низким содержанием железа.

Плоские солнечные коллекторы являются наиболее распространенным типом коллекторов.

Они очень эффективно нагревают воду, и у них нет движущихся частей или требований к техническому обслуживанию, кроме очистки окна от мусора. Они хорошо работают при ветре и дожде, хорошо проливают снег и переносят кратковременные морозы. Вот несколько вопросов безопасности и обслуживания, которые следует учитывать:

Плоский солнечный коллектор может немного весить.Монтаж обычно требует большой помощи.
Всегда покупайте монтажное оборудование вместе с коллектором, чтобы исключить возможность появления разнородных металлов и гальванических реакций.

Коллекторы вакуумные

Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы представляют собой ряд стеклянных колпаков (трубок), в которых отсутствует воздух, что создает вакуум и обеспечивает отличную изоляцию. Медные стержни внутри трубок соединены с массивной медной трубкой внутри закрытого коллектора, по которой течет вода.Медные стержни очень сильно нагреваются в солнечный день, и тепло перемещается прямо в медную массу в коллекторе, а оттуда в жидкость. Когда отражатели расположены за трубками или вокруг них, эти коллекторы еще более эффективны.

Эти коллекторы устойчивы к морозам и работают очень хорошо, даже когда температура воздуха опускается ниже нуля. Однако они более дорогие.

Вакуумные трубчатые коллекторы хорошо работают в ветреную и влажную погоду.

Эти коллекторы работают лучше, чем другие типы коллекторов в пасмурные дни, а в солнечные дни они работают большую часть светового дня, так как трубки всегда перпендикулярны солнцу.

Вакуумные трубчатые коллекторы хрупкие; если уплотнение сломается, производительность будет плохой из-за снижения вакуума и плохой изоляции. С другой стороны, очень легко заменить один элемент, если он сломается. Для большинства коллекторов поломка означает снятие и замену всего коллектора.

Об авторе книги

Рик ДеГюнтер - основатель Efficient Homes, энергетической аудиторской и консалтинговой фирмы.Он имеет степень бакалавра инженерной физики и двойную степень магистра прикладной физики и инженерно-экономических систем. Рик также является автором книг «Энергоэффективные дома для чайников » и «Альтернативные источники энергии для чайников» .

Постройте недорогую солнечную систему отопления - DIY

Вы можете построить недорогую солнечную систему отопления, которая стоит всего 30 долларов из своего кармана.

См. Схемы системы солнечного отопления в галерее изображений.

«Для супер-простой и супер-недорогой системы солнечного отопления, которая действительно работает, - говорят Дон Р. и Джордж Уотерман из Спрингфилда, штат Миссури, - вам нужно следовать только четырем правилам. Первое - глазурь с помощью недорогого пластика. пленка вместо стекла или оргстекла.. . во-вторых, используйте существующую южную стену сооружения в качестве задней части коллектора. . . в-третьих, забудьте о попытках сохранить накопленное тепло. . . и, четыре, ищите! »

Если вы действительно хотите, чтобы солнечная энергия работала на вас прямо сейчас на основе минимальных денежных вложений, вы можете это сделать. Я знаю, потому что прошлой зимой мой отец, Джордж Уотерман, и я поставляли Изолированная мастерская 30 на 40, в которой почти все тепло необходимо для поддержания комфорта внутри здания в течение почти нулевых дней.. . и мы сделали это с помощью солнечной системы отопления, которая обошлась нам в общей сложности всего в 30 долларов.

Мы достигли этого подвига, открыв четырехкратный секрет недорогой конструкции: [1] Мы застеклили наш солнечный коллектор размером 8 на 30 футов недорогой пластиковой пленкой вместо стекла или оргстекла [2], мы использовали существующий юг нашей мастерской. - облицовочная стена для задней части коллектора, [3] мы не встраивали теплоаккумулятор в нашу конструкцию, и [4] мы нашли много материала, который пошел в солнечную систему отопления.

Во многом благодаря четырем перечисленным выше пунктам, наш обогреватель с солнечной батареей также был довольно прост по конструкции и очень быстро стал единым целым. Мы установили всю систему, потратив всего лишь около недели работы (из-за плохой погоды она растянулась почти на две недели). Сравните наши общие затраты времени и денежных средств с 1500, 2000 или более долларами, которые стоили бы эти 240 квадратных футов промышленных коллекторов (конечно, до установки и до того, как прибавить еще одну нелепую цифру для воздуходувок, воздуховодов и т.). . . и я думаю, вы согласитесь, что наши первоначальные вложения были вполне разумными.

Также вы можете подумать, что обслуживание (которое в основном должно включать замену двойного слоя пластиковой пленки нашего коллектора) не будет постоянными расходами. Мы рассчитываем менять нашу пленку не чаще, чем раз в два года (она уже пережила одну зиму и выглядит неплохо для другой). Но даже если нам придется менять оба слоя пластика каждый год, это довольно недорого (рулон полиэтилена толщиной 6 мил и размером 8 футов на 100 футов обошелся нам всего в 17 долларов).При такой цене потребуется 34,5 года ежегодной замены, чтобы добавить к стоимости (400 долларов США) одного оригинального двойного набора крышек коллектора стекла. . . и 69 лет ежегодной замены, чтобы равняться стоимости ($ 800) двойного остекления из оргстекла. Мы думаем, что компромисс работает в нашу пользу.

Как мы обрамили и покрасили нашу солнечную отопительную систему

Мы начали наш коллектор с того, что очертили его площадь 8 футов на 30 футов с четырьмя 15 футов длиной и двумя 7 футов 9 дюймов длиной 2 на 4.(Так как наш пластик имел ширину всего восемь футов, мы использовали стойки 7 футов 9 дюймов на концах блока, которые, когда они были закрыты сверху и снизу на 1 1/2 дюйма толщиной «2 на 4», составляли ровно восемь Эти 2 на 4 можно было бы просто прибить ногой (по краю) к южной стене магазина, но мы нашли время, чтобы установить их несколько более сложным (и мы думаем лучше) способом. Что мы сделали, так это сначала прибили полоски пиломатериала 3/4 на 2 1/2 дюйма к краям 2 на 4 (см. Деталь, которую я набросал на схемах в галерее изображений).Поскольку так называемые 2 на 4, продаваемые сегодня, на самом деле имеют размер всего 1 1/2 дюйма на 3 1/2 дюйма, это означает, что полоски образовывали выступ размером 3/4 дюйма в глубину и шириной в один дюйм полностью вокруг 8 футов. на 30 футов окружности рамы коллектора. И это сделало невероятно простым прикрепление рамы (прямо через выступ) к стене магазина с помощью шурупов.

Мы сделали уплотнение между рамой 2 на 4 и сайдингом с пазом и пазом на стене мастерской как можно воздухонепроницаемым, набив небольшое количество стекловолоконной изоляции и старого картона в каждую трещину, которую мы могли найти.Хорошая полоса герметика, полностью покрывающая внешнюю часть стыка коллектора и стены, завершила эту часть работы.

Как только мы обрамили наш коллектор, мы вырезали три отверстия в той части стены магазина, которая была ограничена рамой: по одному в центре вверху и по одному в нижних углах. Эти отверстия, конечно же, были сделаны таким образом, чтобы холодный воздух из цеха мог поступать в коллектор (через два нижних отверстия), где он нагревается перед тем, как выйти обратно в цех (через верхнее центральное отверстие) для обогрева здания.

Размер верхнего отверстия определялся размерами кожуха вокруг воздухозаборника воздуходувки, которую мы позже установили внутри магазина и над проемом. (См. Раздел «ВОЗДУХА» этой статьи для получения более подробной информации об этой части нашей установки.) Однако два отверстия для впуска холодного воздуха были в значительной степени рассчитаны наугад.

Что бы вы предпочли? Пропустите через коллектор немного воздуха и сильно его нагрейте. . . или позволить большому количеству воздуха проходить и нагреваться умеренно? Размер ваших воздухозаборников может так или иначе решить этот вопрос.В целом, однако, лучше делать эти отверстия слишком большими, чем слишком маленькими. . . так как сильно ограниченные всасывания будут «замораживать» нагнетатель в верхнем отверстии, заставляя его работать чрезмерно и, таким образом, ускорять его износ. Вы также обнаружите, что больший объем воздуха, свободно циркулирующий через коллектор, а затем обратно в обогреваемую область, окупается (особенно в больших зданиях) более равномерной температурой во всем отапливаемом пространстве.

42 усеченных треугольника (треугольники с отрезанным концом), которые мы использовали в качестве прокладок внутри нашего коллектора, были вырезаны из оставшихся двух футов длиной 2 на 12, которые мы бесплатно подобрали на местном лесном складе.

Если бы мы не добавили выступ толщиной 3/4 дюйма к раме нашего коллектора, эти усеченные треугольники были бы вырезаны высотой 2 3/4 дюйма. Поскольку мы добавили губу к раме, мы сделали треугольники высотой 3 1/2 дюйма. (Вся идея, конечно же, состоит в том, чтобы разрезать эти распорки так, чтобы, когда они заканчивались полосами толщиной 3/4 дюйма, составляющими обрамление для передней части коллектора ... внешние [передние] поверхности полос будет выходить заподлицо с внешними [передними] поверхностями 2 на 4, которые образуют периметр коллектора.)

Я также должен указать (независимо от того, какую высоту вы используете при создании одного из этих коллекторов), что вам действительно не нужно делать блоки в форме усеченных треугольников. «Ушки» на таких треугольниках ужасно удобны, когда нужно прибивать или прикручивать их к стене. . . но квадратные прямоугольные блоки длиной около 31 фута и высотой 2 3/4 или 3 1/2 дюйма будут работать так же хорошо, если вы не против пригвоздить их к месту.

Обрезанные треугольные распорки были поставлены шипами в три равномерно расположенных горизонтальных ряда так, чтобы они находились на расстоянии двух футов друг от друга, от центра к центру, как по горизонтали, так и по вертикали.Когда они были на месте, мы нанесли хороший толстый слой черной морилки на треугольники, всю площадь стены, ограниченную основной рамой коллектора, а также внутреннюю и внешнюю поверхности самой рамки. (Как вы знаете, темные цвета - особенно черный - имеют тенденцию поглощать солнечное тепло, тогда как более светлые цвета отражают солнечные лучи ... и мы хотели, чтобы наш солнечный коллектор поглощал их.)

Это хорошее место, чтобы упомянуть, что вы не должны покрывать внутреннюю часть одного из этих коллекторов краской, содержащей свинец или любое другое токсичное соединение.Относительно высокие температуры, иногда возникающие внутри устройства, могут выделять вредные элементы в виде газов, которые затем смешиваются с воздухом, проходящим через коллектор, и извергаются в жилую или рабочую зону, которую нагревает солнечная установка. Даже морилка, которую мы использовали, издавала довольно неприятный (хотя и безвредный) запах в течение первых нескольких недель работы нашего солнечного обогревателя. И это было достаточно плохо. Так что прислушайтесь к совету того, кто знает: окрашивайте внутреннюю часть вашего коллектора только высокотемпературной плоской черной краской или морилкой, которые абсолютно не содержат токсичных соединений и которые - если это вообще возможно - не будут издавать запаха при нагревании до такой степени. как 200 градусов по Фаренгейту или больше на солнце.

Воздуходувка солнечного коллектора

После того, как вы обрамите и покрасите внутреннюю часть коллектора - и до того, как вы добавите облицовочные полосы и пластиковую пленку на его переднюю часть - вы, вероятно, сочтете удобным установить вентилятор на выпускном (верхнем) отверстии обогревателя. (Хотя этот нагнетатель устанавливается внутри магазина или помещения, которое должно быть отапливаемым, а не внутри самого коллектора, вам вполне может оказаться удобным поставить вентилятор на положение, при котором один мужчина или женщина будут работать внутри, а второй - снаружи. здание.Конечно, после установки полиэтиленовой пленки это будет невозможно.)

Мы вытащили воздуходувку из старой, неиспользованной газовой печи, которая пылялась в подвале моего отца. Вентилятор типа «беличья клетка» был идеальным (как и должно быть, поскольку он был предназначен именно для такой работы) для распределения теплого воздуха по всей площади 30 на 40 футов, которую мы хотели обогреть.

Если у вас нет под рукой старого воздуходувки, как это было у нас, поспрашивайте в местных отделениях продаж и снабжения печей.На каждый новый блок центрального отопления, который входит в уже построенный дом, обычно выходит старый. Фактически, один дилер сказал моему отцу, что он иногда накапливает столько замененных печей, что ему приходится возить их - замки, инвентарь и нагнетатели - на свалку. Вот почему он всегда рад удалить некоторых фанатов и продать их за определенную плату. Его цена? Обычно около 3 долларов за вентилятор с работающим мотором. . . хотя мы отговорили его от четырех фанатов с моторами и двух без них на общую сумму восемь баксов.Поторгуйтесь немного.

И если в результате торга не получится найти пару-тройку настоящих воздуходувок, вы всегда можете использовать вместо них старый оконный вентилятор. Конечно, такой вентилятор, вероятно, займет больше места, чем один из компактных воздуходувок для беличьей клетки, и вы скорее всего, придется проделать в стене отверстие побольше, чтобы обеспечить надлежащий перенос воздуха. Но это ни здесь, ни там. Важно помнить, что у вас есть большая свобода действий, когда дело доходит до уборки воздуходувка для этой солнечной системы отопления.Почти все, что вытягивает горячий воздух из коллектора и толкает его в нужную вам область, вероятно, будет в порядке.

И вот еще одна возможность: если вы думаете о добавлении одной из этих солнечных систем отопления в кабину или другое здание, которое оказывается где-то за пределами линий электропередач. . . что ж, это можно сделать. Достаньте 12-вольтовый вентилятор автомобильного обогревателя и несколько батареек из старых машин, и вы в деле. Особенно, если у вас есть водяное колесо или ветряное растение «на задворках» для поддержания заряда батарей!

Мы построили корпус для нашего воздуходувки для беличьей клетки из оцинкованных кусков фанеры и листового металла.. . и мы не вложили в дизайн много научных исследований. Мы просто позаботились о том, чтобы отверстие в стене, через которое вентилятор забирал теплый воздух из коллектора, было как минимум такого же размера, как выходное отверстие вентилятора. Затем мы установили вентилятор над этим отверстием и поместили его в коробку. Прямоугольное отверстие, которое точно подходило к выхлопу воздуходувки, было оставлено в стороне корпуса, обращенной в магазин.

Сначала, поскольку все мы знаем, что горячий воздух имеет тенденцию подниматься, мы поместили набор жалюзи в это выпускное отверстие на корпусе и расположили направляющие потока так, чтобы они направляли поток горячего воздуха вниз к полу.Однако это не сработало, потому что бетон непосредственно под воздуходувкой имел тенденцию впитывать большую часть тепла, а то, что осталось от циркуляции воздуха, казалось, никогда не могло пройти мимо различных скамеек, оборудования и других предметов в помещении. магазин на другой стороне здания. Мы вынули жалюзи и сразу заметили, что температура во всем цехе 30 на 40 футов стала намного более равномерной.

При свертывании воздуходувки помните, что работа не будет завершена, пока вы не установите сетку фильтра печи на каждое из входных отверстий для холодного воздуха в нижних углах коллектора.Вы не хотите, чтобы грязь, опилки и другие мелкие частицы попадали в коллектор, цеплялись за его пластиковую крышку и тем самым уменьшали количество солнечного света (тепловую энергию), которое поглощает устройство. По той же причине рекомендуется обрамить все три отверстия в стене. . . чтобы пыль, частицы изоляции и т. д., которые могут находиться внутри перегородки, не попали в коллектор.

Лента для солнечных коллекторов и пластиковая пленка

На передней части нашего коллектора имеется примерно 500 погонных футов 3/4 дюйма на 1 дюйм или 1 1/2 дюйма, и мы вытащили их все из старых пиломатериалов для бокса.Можно получить четыре или пять отрезков этих полос даже из разделенных досок, которые практически бесполезны для других целей. Помните также, что многие из этих облицовочных элементов могут быть короче двух футов в длину и при этом работать.

Прибейте самые длинные полоски к вершинам треугольников так, чтобы вы образовали три горизонтальных ряда, которые простираются на всю длину коллектора. Затем отрежьте короткие кусочки, которые помещаются между горизонтальными рядами, чтобы получились вертикальные ряды зачистки. Когда вы закончите, у вас будет очень аккуратная сетка из двухфутовых квадратов, полностью покрывающая лицевую сторону всей единицы размером 8 на 30 футов.Эта сетка (которую вы, вероятно, захотите покрасить) обеспечит отличную поддержку пластиковой пленки, которую вы собираетесь нанести, и предотвратит натяжение гибкого покрытия на заднюю часть коллектора, когда вентилятор солнечной системы отопления втягивает воздух. от агрегата.

Перед покупкой проверьте и обратите внимание на различные пластиковые покрытия, доступные в вашем районе. В целом, чем четче покрытие коллектора, тем лучше будет работать агрегат. . . и вы найдете значительный диапазон прозрачности даже в самых дешевых пластиковых пленках.Лента толщиной в четыре или шесть милов подойдет. . . но шестимиловый (хотя он пропускает немного меньше света) несколько более прочен и поэтому предпочтительнее. Мы накрыли коллектор шестимиллиметровым полиэтиленом, который мы купили в рулоне размером 8 на 100 футов (за 17 долларов) у Sears.

Перед тем, как приступить к нанесению полиэтиленовой пленки (особенно если вы работаете в холодную погоду), убедитесь, что она нагрелась как минимум до комнатной температуры. Если вы этого не сделаете, вы не сможете натянуть покрытие достаточно сильно, чтобы компенсировать расширение пластика, когда коллектор начнет нагреваться.И это нехорошо. Неплотное покрытие из гибких дисков не только плохо выглядит, но и изнашивается намного быстрее, чем натянутое.

Мы прикрепили наш пластик несколькими скобами, чтобы удерживать его на месте до тех пор, пока мы действительно не сможем закрепить его каждые два фута с предварительно просверленными вертикальными деревянными полосками толщиной 3/4 дюйма, шириной 1 дюйм и длиной 8 футов. Эти полосы крепились винтами. . . которые мы считаем почти необходимыми для последующей простой замены пластикового покрытия.

Второй слой пленки был нанесен поверх полосок, удерживающих первый (что, конечно, автоматически создавало изолирующее воздушное пространство толщиной 3/4 дюйма).Это второе пластиковое покрытие также было натянуто как можно сильнее и закреплено полосами и винтами. Однако на этот раз вертикальные полосы были разнесены на четыре фута.

Солнечное отопление: одинарное или двойное остекление и другие сюрпризы

Нам было интересно, насколько лучше наш коллектор будет работать с двумя слоями пластика на передней панели вместо одного. Таким образом, мы эксплуатировали солнечную систему отопления с ее коллектором, закрытым одним листом пленки, около недели, прежде чем мы применили второй.Как ни удивительно, «двойное остекление» из пластика подняло температуру внутри коллектора всего примерно на десять градусов. . . что было не так сильно, как мы ожидали. Однако во время испытания однослойного слоя ветер был относительно слабым (хотя было довольно холодно: от 5 до 10 градусов выше нуля), и это, несомненно, имело некоторую разницу. Одиночный лист почти наверняка потеряет гораздо больше тепла в ветреные дни, чем двойной слой пленки.

Мы также были удивлены, узнав, что температура внутри нашего коллектора напрямую не отражает разницу в температуре наружного воздуха.В середине зимы, с выключенным вентилятором, казалось, не имело большого значения, температура на улице пять или 40 градусов выше нуля. Температура внутри коллектора с двойным остеклением обычно достигала 140 градусов примерно к 10:00, поднималась до 150 или 160 где-то между 11:30 и 13:30, а затем упала до 140 к 16:00. При работающей воздуходувке все эти цифры упали примерно на 30 градусов по всей доске. (Помните также, что наш коллекционер находится в Спрингфилде, штат Миссури.Показания будут несколько отличаться для любого построенного вами юнита, если вы живете на другой широте, в вашем районе более или менее облачность и т. Д.)

Таким образом, из наших наблюдений мы пришли к выводу, что температура наружного воздуха практически не влияет на работу нашего вертикально установленного коллектора. Однако угол наклона солнца имеет большое значение для выходной мощности устройства. . . и, что довольно интересно, эти вариации результатов работают исключительно в наших интересах.

То есть: в самые холодные месяцы зимы (температура наружного воздуха от 5 до 40 градусов по Фаренгейту), когда солнце находится ниже всего в небе, наш коллектор, как мы уже заявляли, достигает максимальной внутренней температуры (вентилятор выключен) от 150 до 160 градусов. Однако в мае (температура наружного воздуха 80 градусов), когда солнце намного выше в небе, коллектор прогревается внутри (вентилятор выключен) всего примерно до 120 градусов!

Вертикально установленный коллектор работает именно так, как нам всем хотелось бы, чтобы работала ловушка солнечной энергии.Зимой он улавливает много солнечных лучей (именно тогда, когда мы этого хотим), и поглощает их все меньше по мере того, как Оле-Соль поднимается выше в небо и согревается погода (это именно то время, когда мы этого не делаем). хотите, чтобы солнечная или любая другая система отопления вообще работала хорошо).

Солнечный коллектор: итоги

Несмотря на наш энтузиазм по поводу солнечной системы отопления, мы добавили. Говоря о мастерской моего отца, мы хотим быть до боли честными и сказать, что наш коллектор размером 8 на 30 футов оказался немного слишком маленьким, чтобы полностью нагреть все здание 30 на 40 футов так, как нам хотелось бы.Однако, если бы изолированную конструкцию повернули в другую сторону (так, чтобы одна из ее 40-футовых сторон была обращена на юг), солнечный обогреватель, вероятно, был бы достаточно большим, чтобы поставлять все тепло, которое мы когда-либо хотели, почти в любой зимний день. что мы будем работать в магазине.

Это не означает, что солнечная печь не дает положительных результатов. Безусловно. Без дополнительного обогрева система, работающая от солнца, будет поддерживать в мастерской очень комфортную температуру не менее пяти часов в день.. . с 1:00 дня до 6:00 вечера. И если небольшую пропановую горелку включить на 45 минут всего один раз примерно в полдень, чтобы нагреть магазин до 55 или 60 градусов, солнечная система отопления будет поддерживать эту температуру в течение всего остального дня. . . максимальная температура 70 градусов около 4:30 дня. (Изоляция здания затем предотвращает падение температуры в магазине ниже 35-40 градусов в течение следующей ночи. Более низкий показатель нас не беспокоит, поскольку мы используем магазин только днем.)

Мы считаем, что это довольно хорошая производительность при общей стоимости установки 30 долларов. На самом деле, все равно было бы чертовски хорошо работать, если бы мы купили все новое и потратили, возможно, 100 долларов на систему солнечного отопления. Суть в том, что за очень небольшие денежные затраты мы отбираем значительное количество солнечной энергии для использования в нашей семейной мастерской.

В таком случае я хотел бы задать вам следующий вопрос: уверены ли вы, что у вас нет мастерской, игровой комнаты или другого закрытого помещения, которое нужно отапливать только в течение дня.. . для чего эта очень простая, недорогая, солнечная система без накопителя, которая может быть в значительной степени сконструирована из разборных материалов, не будет идеальной?

Как только она заработает, все, что вам нужно сделать, чтобы эта солнечная печь работала годами, - это [A] снабдить вентилятор небольшим количеством электричества, а [B] заменить этот пластик каждые два года. Это довольно недорогой способ согреться в наши дни!

Автоматический контроллер для вашей активной солнечной системы отопления

Некоторое устройство, которое автоматически включает и выключает вентилятор, используемый в соответствующей солнечной системе отопления, - это удобная вещь.Он может гарантировать, что ваш магазин, комната или что-то еще получит от своего коллектора полную дозу тепла в солнечные дни (но не в ночное время или в пасмурные дни).

Возможно, самый простой способ управлять воздуходувкой - это использовать один из доступных на рынке недорогих автоматических таймеров. Просто оцените наиболее эффективный период работы вентилятора (скажем, с 10:00 до 17:00) и установите таймер, чтобы он работал в течение этого времени. Единственная проблема с этой настройкой, конечно же, заключается в том, что она «слепа» к любым внешним изменениям, которые могут иметь место и которые могут повлиять на работу нагнетателя.Если небо сильно затянуто облаками, например, когда таймер тупо включает вентилятор. . . вентилятор так же тупо будет сидеть там семь часов, вдувая в комнату холодный воздух.

Понятно, что для максимальной эффективности вашему контроллеру нужен какой-то датчик температуры. Нет, этот датчик не должен быть дорогим. Фактически, почти каждая газовая печь имеет такое устройство где-то внутри, и если немного потренироваться, вы, вероятно, получите его даром. (Мы вытащили нашу из той же старой печи, которая поставляла нашу воздуходувку.)

Один из этих датчиков температуры легко извлечь из старой газовой печи. Откройте панель, закрывающую запальную лампу и камеру сгорания. Внутри вы должны увидеть небольшую коробку с выходящими из нее проводами. Отрежьте или отсоедините эти провода и снимите крышку коробки. Вы должны найти внутри небольшой датчик или циферблат с двумя подвижными указателями, которые можно настроить для включения, а затем выключения горелки при любой температуре, которую вы выберете.

Выверните винты, удерживающие коробку на месте, и вытащите ее прямо.Сюрприз! Теперь вы держите в руке коробку. . . и у этой коробки есть длинная трубка с дырками, торчащими из задней части. Если вы можете заглянуть в эту трубку, вы увидите спиральную полосу металла, которая расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении. Это расширение и сжатие приводит в действие простой механизм переключения внутри контроллера. . . тем самым позволяя контроллеру включать и выключать вентилятор газовой печи - или, в данном случае, вентилятор солнечной печи.

Нетрудно приспособить один из этих блоков управления к вашей солнечной системе отопления. Просто просверлите отверстие в стене, которое образует заднюю часть солнечного коллектора, воткните зонд в отверстие так, чтобы носик выходил прямо в коллектор для получения точных показаний температуры, а затем электрически подключите «маленький черный ящик». последовательно с двигателем нагнетателя так же, как и любой другой простой переключатель.

Теперь, по крайней мере, вентилятор вашей солнечной печи можно настроить так, чтобы он включался только тогда, когда в его коллекторе достаточно избыточного тепла, чтобы работа этого вентилятора была полезной.Но что, если ты не хочешь этого тепла. . . что, если в вашей комнате или магазине температура уже достигла (или выше) температуры, которую вы предпочитаете?

Нет проблем. Когда вы подключаете датчик температуры коллектора последовательно к двигателю вентилятора, просто добавьте комнатный термостат высокого напряжения (тот, который используется, когда электрические нагревательные кабели устанавливаются на потолке), как показано на схеме 1. Регулируя настройки на обоих коллекторах. датчик и комнатный термостат (который вы установите где-нибудь в обогреваемой комнате), теперь вы можете отсутствовать на несколько дней.. . всегда уверен, что вентилятор солнечного нагревателя будет работать - и будет работать только тогда, когда коллектор достаточно горячий, чтобы принести пользу, а в комнате достаточно прохладно, чтобы нуждаться в тепле коллектора.

Довольно изящно, да? За исключением, конечно, того факта, что термостат высокого напряжения может обойтись вам примерно от 12 до 15 долларов. Однако, как и следовало ожидать, специальный скаунджер может выполнить ту же работу за значительно меньшие деньги.

Вернитесь к той мусорной газовой печи, из которой вы собирали детали, и вытащите ее термостат.Да, это термостат низкого напряжения, а это значит, что его нельзя подключать напрямую к цепи вентилятора, как термостат высокого напряжения (нагрузка может сжечь его). Но это тоже не проблема. Немного поработав, мы можем заставить и этот работать.

Вам понадобится понижающий трансформатор, который вы можете взять из той старой надежно-ржавой газовой печи, которая так долго служила вам. Вам также понадобится одно из 12-вольтных реле, которые

Radio Shack и другие магазины электроники продаются по цене от 3 до 5 долларов.Реле должно иметь 12-вольтовую катушку и контакты, рассчитанные на 120 вольт при минимальном токе 5 ампер. И попробуйте достать такую с катушкой, рассчитанной на переменный ток. Реле с более чувствительной катушкой постоянного тока (это то, что мы использовали, поскольку это то, что у нас уже было) не будет работать, если вы не добавите диод и конденсатор, как показано на схеме 2 (см. Схемы солнечного коллектора в галерее изображений) .

И поскольку это настолько сложно, насколько мы можем спроектировать нашу схему, давайте перейдем к схеме 2 и узнаем, как заставить эту окончательную, отлаженную систему работать.

У нас есть схема, в которой термостат низкого напряжения подключает и отключает трансформатор низкого напряжения к катушке и от катушки реле высокого напряжения. И когда это реле открывается и закрывается, оно, в свою очередь, подключает и отключает вентилятор вашего солнечного нагревателя от 110-вольтового электричества, которое заставляет его работать. Если реле было подключено к катушке переменного тока, все в порядке. Ты дома свободен. Однако, если у него есть катушка постоянного тока, вам придется добавить диод и конденсатор, показанные на схеме 2.

Это подводит нас к последнему элементу электронного ноу-хау, которым вы должны обладать.Конденсатор, достаточно большой для этой работы (100 мкФ или около того), вероятно, будет электролитическим и, следовательно, поляризованным. (То есть у меня будет терминал с положительным + и отрицательным -). Если вы подключите такой конденсатор «задом наперед», вы его сожжете, и поэтому вы должны позаботиться о его правильном подключении.

Но это тоже несложно, поскольку есть такой простой способ определить полярность любого источника низкого напряжения. Подключив трансформатор и подключив диод, просто воткните оголенные концы медного провода на расстоянии от 1/4 до 1/2 дюйма в кусок сырого картофеля.Оставьте их там на полчаса - в течение этого периода произойдет электрохимическая реакция, в результате чего картофель станет темно-синим вокруг провода, подключенного к положительному полюсу. Подключите + сторону конденсатора к этой ножке термостата, а отрицательную сторону - к другой. - Д.В.

План солнечного отопления для любого дома

Сократите счета за отопление дома с помощью этого захватывающего плана солнечного отопления для любого дома. Вы можете использовать воду, нагретую солнечными батареями, для обогрева вашего дома с помощью лучистого обогрева пола или плинтуса, или вы можете использовать ее для предварительного нагрева воды, поступающей в ваш водонагреватель. Если вы можете собрать колоду, вы сможете построить эту супер солнечную систему!

Пора воспользоваться преимуществами солнечного тепла, чтобы уменьшить вашу зависимость от ископаемого топлива и снизить счета за отопление.Эту простую, но эффективную систему можно использовать практически в любом доме. Поскольку солнечные коллекторы и резервуар для хранения тепла для системы встроены в небольшую новую пристройку, вам не нужно полностью переделывать свой дом для использования солнечного тепла. В солнечные дни (или даже частично солнечные) коллекторы нагревают накопительный бак. Когда дому требуется тепло, горячая вода из водонагревателя передается в дом по подземной трубе в систему лучистого теплого пола. (См. Иллюстрацию в галерее изображений.) Новое здание, в котором размещаются наши коллекционеры, - это складское помещение, но ваше может быть студией, театром или мастерской.

• Коллекторы монтируются на уровне земли, где их легко построить и обслужить.

• Коллекторы можно ориентировать и наклонять для максимального сбора солнечной энергии.

• Коллекторы и здание могут использовать общую конструкцию таким образом, что материальные затраты и время на строительство сокращаются как для коллекторов, так и для навеса.

• Коллекторы хорошо смотрятся в комплекте с навесом (см. Фото, Галерея изображений).

• Вам не нужно искать в доме место для большого резервуара для хранения тепла.

• Круто наклоненные или вертикальные коллекторы, расположенные близко к земле, получают выгоду от света, отраженного от земли, особенно когда земля покрыта снегом. А вертикальные или почти вертикальные коллекторы менее подвержены перегреву летом.

Проектирование системы

Сарай может быть практически любой конструкции. Мы выбрали модифицированную решетчатую крышу, чтобы она соответствовала стилю нашего существующего гаража и обеспечила чердак с хорошим складским помещением. Единственное требование - у сарая должна быть южная стена или крутая южная крыша, доходящая до уровня земли, и чтобы она была достаточно большой, чтобы обеспечить желаемую площадь коллектора.

Чтобы упростить объединение коллекторов с южной стеной сарая, выберите ширину, высоту и расстояние между стойками южной стены в соответствии с коллекторами.Это может привести к немного нестандартным размерам. Лучше всего начинать с размеров пластин поглотителя коллектора и панелей остекления и работать оттуда.

Мы выбрали ширину рамы отсека коллектора 48-1 / 4 дюйма, чтобы стандартные 48-дюймовые панели остекления можно было установить непосредственно на раму коллектора без обрезки. Четверть дюйма позволяет расширить панель остекления. (См. «Поперечное сечение коллектора» ниже.)

Пластины абсорбера являются сердцем коллектора, и большая часть его производительности зависит от абсорбера.Изготовление пластин также довольно сложно и требует много времени, поскольку они состоят из ряда медных трубок, припаянных к медному листу. Медные трубки соединены коллекторами. Пластины абсорбера можно приобрести с выборочной отделкой, которая снижает потери тепла, делая их более эффективными. Мы решили купить предварительно изготовленные пластины поглотителя коллектора StarFire, а затем сделать остальную часть рамы коллектора и покрытия из стандартных пиломатериалов и комплектующих для теплицы. Мы использовали двухстенное остекление из поликарбоната, которое немного более эффективно, чем одностенное, и с ним легко работать (см. «Ресурсы» ниже).

Чтобы коллекторы стекали обратно в резервуар при отключении насоса, коллекторы должны иметь уклон вниз к резервуару. Для этого необходимо, чтобы вся группа коллекторов имела уклон к одному концу с уклоном не менее одной восьмой дюйма на фут. Сантехника также должна быть наклонной, и ни одна линия не должна быть меньше трех четвертей дюйма в диаметре. Мы использовали медную трубку диаметром 1 дюйм.

Построй сарай и коллектор

Южная стена нашего сарая представляет собой обычную конструкцию стоек 2 на 6 с половинной фанерной обшивкой.С южной стороны сайдинга нет, а обшивка также служит задней стенкой коллектора. Каркас коллектора выкладывается прямо над обшивкой южной стены. Лучше всего разложить полную раму коллектора на плоской поверхности, чтобы вы могли убедиться, что все подходит, и вырежьте вместе выемки в раме для коллекторов абсорбера и горизонтальных опор остекления. При вырезании опорных пазов коллектора в раме обязательно учитывайте тот факт, что коллекторы абсорбера должны иметь наклон, а самый нижний угол панелей абсорбера должен быть на несколько дюймов выше уровня воды в резервуаре для слива.

Установить раму коллектора на обшивку южной стены. Используйте стопорные болты с головками в расточенных отверстиях, чтобы они находились заподлицо с передней частью рамы. Заткните все внешние края, чтобы предотвратить утечку воздуха. Передняя поверхность рамы - это поверхность, на которой будут установлены панели остекления, поэтому убедитесь, что она гладкая.

Установите полиизоциануратную изоляцию в каждый отсек коллектора. Прибейте его к обшивке крупными гвоздями. Не используйте внутри коллектора пенополистирольный утеплитель - он расплавится.

Просверлите полудюймовые дренажные отверстия в нижней панели каждого отсека коллектора, чтобы могла вытечь вся вода, которая может попасть внутрь.

Обрежьте концы труб коллектора абсорбера так, чтобы они соответствовали друг другу при установке в раму, затем вставьте пластины абсорбера в выемки в раме. Мы спаяли коллекторы вместе с помощью обычных медных паяных муфт.

Подающая линия от насоса резервуара прикреплена к нижнему коллектору на нижнем конце. Возвратный трубопровод прикреплен к верхнему коллектору на верхнем конце.Остальные открытые концы каждого коллектора закрыты крышками. Проверить коллектор на герметичность.

Мы включили вентиляционные отверстия в каждый отсек коллектора, чтобы снизить вероятность перегрева коллектора, когда через него не течет вода. Вентиляционные отверстия состоят из высоких и низких отверстий в задней стенке каждого отсека коллектора. Воздух из навеса попадает в нижнее отверстие, проходит через коллектор и выходит из верхнего отверстия. Этот поток воздуха обеспечивает охлаждение коллектора. В верхних отверстиях есть дверцы для контроля воздушного потока. (Аналогичную концепцию дизайна см. В выпуске за декабрь 2006 г. / январь 2007 г. - «Построение простого солнечного обогревателя». - МАТЬ.)

Установите горизонтальные опоры остекления в вырезанные ранее пазы. Они расположены сразу за панелями остекления, чтобы поддерживать их и предотвращать коробление. Мы использовали электрические металлические трубы (EMT) для опор.

Установить панели остекления. Мы использовали двухслойные остекленные панели из поликарбоната размером 4 на 12 футов и закрепили их вертикальными полосами 1 на 2 дюйма, прикрученными к раме коллектора.Эти планки для крышек вырваны из композитных досок настила, которые, вероятно, служат дольше, чем обычные деревянные планки. Мы использовали винты из нержавеющей стали, чтобы предотвратить появление пятен ржавчины. Между панелями остекления и рамой коллектора не использовались герметик или лента для остекления - они работали нормально, без протечек - и это значительно упрощает снятие панелей остекления.

Резервуар для хранения

Резервуар достаточно большой, чтобы вмещать собранного солнечного света примерно за один солнечный день. В солнечный день в резервуаре может быть достаточно энергии, чтобы обогреть дом в течение ночи и часть следующего дня, если будет облачно.Общее практическое правило - на квадратный фут коллектора должно приходиться от 1,5 до 2 галлонов воды.

Ватерлиния резервуара должна быть на несколько дюймов ниже нижнего коллектора коллекторов, чтобы коллекторы могли полностью стекать обратно в резервуар. В нашем случае резервуар высотой 3 фута погружен в землю примерно на 2 фута, поэтому коллекторы можно было установить чуть выше фута над нижней частью южной стены.

Мы решили построить резервуар с фанерными стенками, облицованными резиновой мембраной (облицовка пруда) из этилен-пропилен-диенового мономера (EPDM).Дно и стенки резервуара изготовлены из внешней фанеры толщиной три четверти дюйма. Фанера поддерживается рамой 2 на 4 вокруг основания стен и второй рамой 2 на 4 вокруг верхней части стен. В центре длинных стен используется один вертикальный элемент жесткости размером 2 на 4. Вертикальные скосы размером 2 на 3 используются в каждом углу резервуара, чтобы связать торцевые и боковые стенки вместе. Металлическая стяжка проходит через верхнюю часть резервуара посередине длинных стенок и связывает верхнюю часть длинных стенок вместе.Эта натяжная стяжка необходима для предотвращения разрушения длинных стенок резервуара из-за внешнего давления воды.

Конструкция резервуара важна; он будет вмещать около 4000 фунтов воды! Все стыки нужно тщательно склеить и скрутить. Резервуар должен стоять на ровной и твердой поверхности. Мы поместили резервуар на примерно 3 дюйма промытого гравия, который был выровнен и утрамбован.

Когда фанерная оболочка резервуара будет завершена, вырежьте кусок материала для облицовки водоема из EPDM, достаточно большой, чтобы покрыть весь резервуар без швов.Положите лайнер на верхнюю часть резервуара и осторожно втяните его в резервуар. После того, как лайнер коснется дна резервуара, снимите обувь и приступайте к работе изнутри резервуара. Продолжайте вбивать лайнер в резервуар, пока он не упрется в стенки. Сложите весь лишний материал в каждом углу в одну аккуратную складку. Затем прикрепите подкладку к верхней раме силиконовым герметиком, удерживаемым на месте несколькими скобами, и обрежьте излишки.

Крышка бака сделана из двух слоев жесткого пенопласта толщиной 2 дюйма, приклеенных к жесткому картону.Дно покрыто слоем EPDM. Крышка должна быть плотно прижата к бачку, чтобы не выходил водяной пар - мы использовали стяжные винты.

Обязательно устанавливайте насос и контроллер в местах, защищенных от низких температур. Мы сделали это, разместив оба устройства в отсеке рядом с резервуаром для хранения, при этом большая часть изоляции огибает его снаружи, чтобы отсек оставался теплым за счет тепла от резервуара.

Большинство труб, входящих в резервуар, проходят через верхний край, а затем опускаются в резервуар.Это исключает проникновение футеровки из EPDM и снижает вероятность утечек. Исключением является входной патрубок насоса, который проходит сквозь стенку резервуара. Это необходимо, потому что насос должен быть установлен ниже ватерлинии бака, чтобы сохранить его заливку. Для соединения через облицовку резервуара используйте качественный переходник.

Желоб для теплопередачи

Траншея для перекачивающих труб должна проходить ниже линии замерзания, поэтому изоляция трубы очень важна.Для наших 120 футов трубы около 3 процентов тепловой энергии воды теряется на пути туда и обратно. Для линий подачи и возврата мы использовали трубу из хлорированного поливинилхлорида (ХПВХ) диаметром три четверти дюйма. Труба PEX, вероятно, также подойдет.

Мы сделали изоляцию для труб, разрезав полосы шириной 8 дюймов из изоляционной плиты из экструдированного полистирола (розового цвета) толщиной 2 дюйма. По длине каждой полосы прорезаются две канавки диаметром три четверти дюйма, чтобы в них можно было вставлять трубы. Одна 8-дюймовая полоса проходит под трубы.Сверху на трубы укладывается еще одна полоска. Полосы склеиваются пенополиуретановым утеплителем из баллончика. Полоски можно утяжелить или связать, пока пена не затвердеет.

Распределение солнечного тепла

Мы решили отремонтировать наши полы, чтобы включить в них водяное излучающее тепло. Солнечное отопление и лучистые полы составляют эффективное сочетание, к тому же нам не нравились наши старые полы. Мы сделали это, удалив существующий чистовой пол и установив проставки из фанеры толщиной три четверти дюйма с прорезями между распорками для труб из PEX.Алюминиевые пластины теплоотвода использовались для повышения эффективности и устранения горячих точек непосредственно над PEX-Aluminium-PEX. Это тип трубок PEX, в которых между двумя слоями PEX находится слой алюминия. Преимущество заключается в том, что при нагревании он расширяется намного меньше, чем стандартный PEX, поэтому шумы от пола менее вероятны. Его также проще установить, поскольку он сохраняет форму при изгибе. После установки PEX мы покрыли полы ламинатом.

В качестве приблизительного ориентира трех петель примерно по 250 футов каждая (всего 750 футов) было достаточно для распределения тепла от солнечных коллекторов площадью 240 квадратных футов.

Все контуры теплого пола начинаются и заканчиваются в одной точке. Один конец каждой петли подсоединен к подающему коллектору; другой конец - к обратному коллектору. Вода из резервуара для хранения закачивается в подающий коллектор, затем выходит через петли пола и обратно в обратный коллектор, где по трубе она возвращается в резервуар для хранения. Если вода из накопительного бака слишком горячая, чтобы идти прямо на пол, смесительный клапан, установленный в линии подачи, смешивает воду, возвращающуюся из контуров пола, с водой подачи, чтобы снизить температуру до уровня, безопасного для пола.Мы использовали коммерческий набор коллекторов подачи и возврата, который включал в себя всю арматуру, вентиляционные отверстия, клапаны и датчики температуры.

Автоматика

Элементы управления системой просты и обеспечивают эффективное управление системой. Стандартный дифференциальный контроллер Goldline используется для управления насосом, который перекачивает воду в коллекторы. Он определяет, когда коллектор горячее, чем вода в баке, и включает насос.

В первый месяц мы только что отметили, когда температура в баке была выше 90 градусов, и вручную подключили насос для циркуляции горячей воды по полам.Когда бак опустился ниже 90 градусов, мы отключили насос. Это на удивление эффективно и дает хорошее представление о том, как работает система.

С тех пор я установил два электронных термостата. Первый включается, когда температура в баке выше 90 градусов, а второй включается, когда температура в помещении опускается ниже 70 градусов. Эти два термостата подключены последовательно, так что насос включается только тогда, когда в баке жарко, а в доме холодно. А поскольку оба термостата работают от 120 вольт переменного тока, нет необходимости в низковольтной проводке или реле управления.

Система управления настроена на использование тепла, как только накопительный бак нагревается достаточно для подачи полезного тепла. Использование тепла, как только резервуар достигает 90 градусов, вместо того, чтобы ждать, пока резервуар нагреется, увеличивает эффективность коллекторов, а также снижает потери во всей системе. Например, в день с температурой 35 градусов при полном солнце коллекторы будут работать с КПД примерно 59 процентов, если температура воды в резервуаре составляет 90 градусов, по сравнению с эффективностью 42 процента, если температура резервуара находится под углом 150 градусов.(Щелкните здесь, чтобы просмотреть схему управления солнечным навесом в формате PDF.)

Рабочие характеристики

Вот данные о производительности за два дня выборки с прошлой зимы.

, 12 января 2007 г .: очень холодный солнечный день. В 10 часов утра, когда коллектор начал собирать тепло, температура на улице была 20 градусов ниже нуля! Коллектор прогревал воду в накопительном баке с утренней низкой температуры 85 градусов до 125 градусов днем. Эта тепловая энергия, хранящаяся в воде, эквивалентна 2 галлонам пропана, сжигаемым в печи с типичным (85%) КПД.

27 января 2007 г .: Типичный солнечный зимний день с максимумом 30 градусов. Танк прогрелся с утреннего минимума в 85 градусов до дневного максимума в 132 градуса. Это эквивалент энергии 2 1/2 галлона пропана, сжигаемого в типичной печи.

Стоимость и возврат солнечной энергии

Стоимость компонентов солнечной системы составила около 4200 долларов. Это включает налоговые льготы Монтаны и скидку на сайдинг, который потребовался бы для сарая, если бы сборщики не покрыли южную стену.По моим оценкам, эта система сократит использование пропана примерно на 340 галлонов в год, что в настоящее время стоит около 740 долларов в нашем районе. Простой срок окупаемости составляет около 5 1/2 лет (при цене на пропан 2007 г.). Вы можете найти PDF-файл с полным анализом затрат здесь.

Другие возможности использования солнечной энергии

В проект может быть включен солнечный нагрев воды для бытовых нужд. За счет предварительного нагрева воды, когда полная мощность коллектора не требуется для обогрева помещения, система принесет большую прибыль.

Вы можете использовать часть тепла коллектора для обогрева вашего нового здания коллектора. Вы можете использовать схему вентиляции, описанную выше, для обеспечения отопления. Используя часть мощности коллектора для отопления нового здания, в доме собирается немного меньше тепла. Но коллектор будет работать более эффективно, если воздух будет проходить через вентиляционную систему. Если вы решите сделать это, убедитесь, что новое здание хорошо утеплено и герметично.

Ресурсы солнечного отопления

Веб-сайт Гэри Рейсы

Исследование участка солнечной энергии (для проверки затенения)

Пластины абсорбера коллектора

Дифференциальный контроллер Goldline GL30

Электронные термостаты
Johnson Controls A419
(доступны из разных источников)

Остекление из поликарбоната с двойными стенками
(также можно приобрести в других магазинах теплицы)

Коллекторный насос и циркуляционный насос
Taco Hydronic Systems
Grundfos

Извлеченные уроки: вы можете построить свою солнечную систему еще лучше!

Хотя проект оказался успешным, и мы вполне довольны его работой, всегда есть возможности для улучшения.Вот некоторые вещи, которые мы бы сделали иначе:

Используйте вертикальные панели коллектора (а не наклоненные под углом 70 градусов). Это должно:
• Собирать примерно такое же количество энергии.
• Меньше вероятность перегрева летом.
• Собирайте меньше снега во время метели.
• Легче построить и легче полностью интегрировать коллектор в стену.
• Включите небольшой выступ с желобом над коллекторами. Это затеняет верх коллекторов летом, а желоб предотвращает попадание талого снега на остекление коллектора.
• Сделайте рамы коллектора размером 2 на 6 вместо 2 на 4, что даст больше места для изоляции за пластинами поглотителя и немного больше места между остеклением и пластинами поглотителя.
• Полностью интегрируйте коллектор в стену сарая, чтобы каркас коллектора был таким же, как и каркас стены. Это можно сделать с помощью шпилек 2 на 6 на расстоянии 4 фута - возможно, с более тяжелыми верхним и нижним порогами - в зависимости от размера сарая. На внутреннюю поверхность стоек можно наносить комбинированную оболочку и заднюю часть коллектора.Это позволит сэкономить дополнительные деньги, материалы и труд.
• Включите слой полиизоциануратной изоляции внутри фанерных стенок резервуара для хранения. Это лучшее место для установки изоляции, так как здесь нет ни каркаса резервуара, ни теплоизоляции, ни тепловых мостов. Танк можно было сделать немного выше, чтобы компенсировать потерянный объем.
• Сократите потери при передаче тепла в дом, построив навес для солнечных батарей ближе к дому и / или еще лучше изолировав подземные трубы.
• Соедините коллекторы вместе с помощью штуцеров или высокотемпературного силиконового шланга вместо паяных муфт.

Гэри Рейса увлечен солнечным отоплением. Он борется со Стариком Зимой с помощью солнечного тепла с тех пор, как переехал в Монтану. Если у вас есть комментарии или вопросы по этому проекту, оставьте их в разделе комментариев ниже или напишите автору по адресу [email protected]

Покажите свою солнечную батарею

Мы всегда ищем фотографии привлекательных домов на солнечных батареях, чтобы их можно было профилировать или разместить на обложке Mother Earth News .Если у вас есть фотографии, которыми вы хотите поделиться с нами, разместите их в Интернете на сайте MotherEarthNews.com.