Menggunakan energi matahari gratis adalah cara yang baik untuk menghemat bahan bakar dan listrik yang dihabiskan untuk memanaskan rumah pribadi. Penggunaan besar-besaran sistem surya terhalang oleh tingginya harga penerima panas dan peralatan terkait - tangki penyimpanan, pompa sirkulasi, unit kontrol elektronik dan perlengkapan lainnya. Satu-satunya cara untuk mengurangi biaya adalah membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri dari bahan yang tidak mahal dan merakit skema pengikat standar.
Prinsip pengoperasian pemanas matahari
Sebelum memulai pembuatan tata surya buatan sendiri, ada baiknya menjelajahi perangkat kolektor surya buatan pabrik - udara dan air. Yang pertama digunakan untuk pemanasan langsung tempat, yang terakhir digunakan sebagai pemanas air atau pendingin tidak beku - antibeku.
Referensi. Instalasi udara tidak terlalu populer karena fungsi yang terbatas. Pemanas air tenaga surya lebih banyak diminati, karena dapat memberikan pemanasan, air panas, dan menaikkan suhu di kolam renang luar ruangan.
Elemen utama tata surya adalah kolektor surya itu sendiri, ditawarkan dalam 3 versi:
- Pemanas air datar. Ini adalah kotak tertutup, terisolasi dari bawah. Di dalamnya ada pendingin (penyerap) yang terbuat dari lembaran logam di mana kumparan tembaga diperbaiki. Bagian atasnya ditutupi dengan kaca tahan lama.
- Desain manifold pemanas udara mirip dengan versi sebelumnya, hanya udara yang disirkulasikan oleh kipas angin bersirkulasi melalui tabung, bukan pendingin.
- Perangkat tabung vakum berjenis ini pada dasarnya berbeda dari model datar. Alat terdiri dari termos kaca tahan lama di mana tabung tembaga ditempatkan. Ujung-ujungnya terhubung ke 2 jalan raya - suplai dan pengembalian, udara dari labu dipompa keluar.
Tambahan. Ada jenis lain dari pemanas air vakum, di mana labu kaca tertutup rapat dan diisi dengan zat khusus yang menguap pada suhu rendah. Selama penguapan, gas menyerap sejumlah besar panas yang ditransfer ke air. Dalam proses perpindahan panas, zat tersebut mengembun lagi dan mengalir ke dasar labu, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Jenis kolektor yang terdaftar menggunakan prinsip transfer langsung panas radiasi matahari (jika tidak - insolasi) ke cairan atau udara yang mengalir. Pemanas air datar bekerja seperti ini:
- Air atau antibeku bergerak melalui penukar panas tembaga pada kecepatan 0,3-0,8 m / s, dipompa oleh pompa sirkulasi (meskipun ada model gravitasi untuk pancuran di luar ruangan).
- Sinar matahari memanaskan lembaran penyerap dan pipa koil yang terhubung erat dengannya. Suhu cairan pendingin yang mengalir naik 15-80 derajat, tergantung pada musim, waktu siang dan cuaca jalanan.
- Untuk mengecualikan kehilangan panas, permukaan bagian bawah dan samping tubuh diisolasi dengan busa poliuretan atau busa polistiren yang diekstrusi.
- Kaca atas transparan memiliki 3 fungsi: melindungi lapisan selektif penyerap, mencegah angin dari meniup koil dan menciptakan celah udara tertutup yang menahan panas.
- Pembawa panas panas memasuki penukar panas dari tangki penyimpanan - tangki penyangga atau boiler pemanas tidak langsung.
Karena suhu air dalam rangkaian peralatan berfluktuasi dengan perubahan musim dan hari, pengumpul surya tidak dapat digunakan untuk memanaskan dan air panas secara langsung. Energi yang diterima dari matahari ditransfer ke pembawa panas utama melalui koil tangki - baterai (ketel).
Pengecualian - instalasi surya untuk kolam, memanaskan air tangki secara langsung atau melalui penukar panas sederhana.
Efisiensi peralatan tubular ditingkatkan oleh vakum dan dinding reflektif internal di setiap labu. Sinar matahari bebas melewati lapisan tanpa udara dan menghangatkan pipa tembaga dengan antibeku, tetapi panasnya tidak bisa mengatasi kevakuman dan keluar, sehingga kerugiannya minimal. Bagian lain dari radiasi memasuki reflektor dan berfokus pada garis air. Menurut produsen, efisiensi pemasangan mencapai 80%.
Kami membuat pengumpul air
Pemanas air jenis vakum tidak dapat dibuat di rumah karena alasan yang jelas. Oleh karena itu, kami mengambil desain datar dengan penukar panas dan penyerap mengumpulkan sinar matahari. Idealnya, Anda perlu menghitung luas penerima dan suhu air keluaran, yang tergantung pada banyak faktor:
- wilayah tempat tinggal dan tingkat insolasi;
- suhu sekitar, terutama di musim dingin;
- area pertukaran panas yang menerima paparan sinar matahari;
- bahan dan lapisan koil;
- suhu cairan pendingin masuk;
- sudut panel sehubungan dengan matahari;
- laju aliran air melalui pipa penukar panas.
Di Internet tidak sulit untuk menemukan perhitungan kinerja kolektor surya, tetapi kami memperingatkan Anda - perhitungannya sangat tidak akurat.
Contoh. Fakta diambil sebagai dasar: pada hari yang cerah, 500-800 W energi matahari mencapai permukaan 1 m². Selanjutnya, dengan menggunakan rumus sekolah m = Q / 1,163 x Δt, kami menentukan massa air yang dipanaskan pada 40 ° C dengan penukar panas 1 m²: 500 / 1.163 x 40 = 10,7 liter per jam. Dengan insolasi 800 W / m², 17,2 l / jam dapat dipanaskan. Tetapi iblis ada dalam rincian: angka awal 0,5-0,8 kW per meter persegi adalah angka yang sangat perkiraan.
Kami menawarkan pendekatan yang disederhanakan untuk masalah yang dijelaskan dalam petunjuk langkah demi langkah:
- Tentukan tempat dan area yang siap Anda berikan kepada kolektor.
- Berdasarkan harga material, pilih opsi yang sesuai untuk memasang koil dan rumah.
- Buat prototipe, sambungkan ke pemanas atau pasokan air sesuai dengan skema yang benar. Kami akan menunjukkan metode pengikatan di bagian berikut artikel ini.
- Uji sirkuit pemanas di rumah dan buat kesimpulan lebih lanjut tentang menambah / mengurangi daya, mengubah desain, dan sebagainya.
Sekarang kita akan melewati setiap tahap secara terpisah, dengan fokus pada perangkap.
Penempatan instalasi termal
Sebenarnya, hanya ada dua opsi untuk lokasi pengumpul buatan sendiri: di atap gedung atau di area terbuka di area rumah. Saat memilih tempat, ikuti aturan sederhana:
- Situs harus menyala sebanyak mungkin di siang hari, tidak dikaburkan oleh pohon dan bangunan lain.
- Ketika dipasang di atap, kemiringan yang lebih lembut dipilih, di mana radiasi matahari selalu didapat. Jelas bahwa bagian curam atap mansard yang rusak tidak akan berfungsi.
- Jangan mengambil instalasi air panas yang ditujukan untuk pemanas atau pasokan air panas jauh dari rumah Anda. Panjang pipa pasokan, kehilangan panas, dan biaya pemasangan akan meningkat.
- Arahkan pengumpul tanah sehingga matahari, bergerak secara visual dari timur ke barat, terus-menerus menyinari heat sink. Sudut pemasangan panel adalah 60 ± 15 °.
Catatan. Efisiensi elemen pemanas dapat ditingkatkan dengan bantuan konsentrator surya parabola yang mengumpulkan sinar dalam satu balok, yang dikirim ke penyerap. Metode konstruksi dan perakitan cermin cekung ditampilkan dalam video.
Pembangkit listrik tenaga surya, yang dirancang untuk memanaskan air di pancuran musim panas, terletak di atap bangunan ini dan dihubungkan oleh gravitasi. Perangkat untuk kolam pemanas terletak di sebelah mangkuk tangki.
Pemilihan bahan
Kami membuat pilihan aksesori untuk pembuatan pemanas air surya berdasarkan ulasan dan topik yang dibahas di forum Forumhouse yang populer. Jadi, kotak persegi panjang penerima biasanya terbuat dari balok kayu atau bingkai jendela tua yang sudah jadi. Dinding bagian belakang rumahan diisolasi dengan wol basal, busa polystyrene atau busa polystyrene yang diekstrusi.
Tip. Bagian bawah kotak dapat dibuat dari isolasi polimer foil. Lapisan logam akan berfungsi sebagai penyerap - Anda tidak perlu meletakkan lembaran tambahan.
Pengrajin rumah membuat penukar panas dari berbagai pipa:
- black polyethylene (HDPE);
- stainless steel bergelombang;
- tembaga dan aluminium;
- polypropylene dan plastik logam;
- polietilena yang berikatan silang;
- radiator baja panel.
Dari sudut pandang efisiensi dan daya tahan, lebih baik menggunakan tabung aluminium, tembaga, dan stainless steel dengan konduktivitas termal terbaik. Kekurangan material adalah harga tinggi.
Pipa plastik jauh lebih murah daripada pipa logam dan lebih mudah dipasang. Tetapi ketika menggunakan polimer, sejumlah nuansa harus diperhitungkan:
- setiap plastik secara bertahap memburuk di bawah pengaruh radiasi ultraviolet;
- dinding pipa PPR terlalu tebal, panasnya buruk;
- plastik berkualitas tinggi terlalu mahal untuk keperluan kita, dan murah sering bertingkat pada tikungan dan cepat runtuh di bawah sinar matahari;
- cross-linked polyethylene "mengingat" tikungan awal di teluk, akan lebih mudah untuk membuat gulungan annular dari itu, dan meluruskannya tidak mudah;
- Pipa HDPE yang Anda butuhkan untuk membeli seri makanan (dengan garis biru), lebih terlindung dari radiasi ultraviolet.
Referensi. Versi paling sederhana dari penukar panas kolam adalah selang taman hitam yang diletakkan dengan "siput". Kekurangan material adalah retaknya karet karena terpapar sinar matahari dalam waktu lama.
Pipa berdinding tipis HDPE adalah pilihan yang sangat baik dalam hal rasio harga / kualitas. Permukaan hitam menyerap panas matahari dengan baik, perlengkapan sambungannya tidak mahal. Pipa terpasang ke absorber dengan klem plastik atau strip timah pada sekrup.
Sebagai lembar penyerap, hitam biasa atau stainless steel dicat dapat digunakan. Pilihan yang ideal adalah lembaran aluminium atau tembaga.
Bagian atas kotak ditutup dengan bahan transparan berikut untuk dipilih:
- kaca biasa atau diperkuat;
- bungkus plastik transparan;
- polikarbonat seluler tipis.
Tip. Jangan gunakan jendela berlapis ganda yang sudah jadi dari jendela plastik sebagai elemen tembus cahaya. Di musim dingin, dengan perbedaan suhu yang besar antara udara jalan dan ruang kolektor tertutup, paket dua lapisan tidak tahan dan retak.
Rekomendasi majelis
Proses pembuatan kolektor surya sangat jelas sehingga tidak masuk akal untuk melukis instruksi langkah demi langkah. Tugasnya adalah membuat ruang paling kedap udara dengan memasang penukar panas pada penyerap logam di dalamnya. Kami hanya akan memberikan beberapa saran untuk melindungi Anda dari kesalahan:
- Tabung penukar panas dapat diletakkan secara longitudinal atau dengan spiral (keong). Buat jarak antara garis yang berbatasan (berbelok) kecil - dari 1 hingga 4 cm.
- Kedap udara pada case dicapai dengan melumasi sambungan dengan sealant silikon atau dengan memasang segel karet.
- Tabung dipasang ke alas dengan cara apa pun yang nyaman - dengan klem plastik, strip logam atau cukup dipasang pada sisi dengan sekrup self-tapping.
- Seluruh rongga internal dicat dengan enamel hitam tahan panas (dijual dalam kaleng aerosol).
- Ketebalan lapisan isolasi di bagian belakang pemanas air setidaknya 50 mm.
- Paling mudah untuk membuat film transparan di atasnya - ini adalah pilihan terbaik untuk prototipe. Selanjutnya, tidak sulit untuk mengganti kaca.
Rekomendasi lain. Bagian kayu harus diperlakukan dengan antiseptik.Tutupi bingkai yang dilas dari profil baja dengan primer dan 2 lapis cat ringan.
Setelah memasang panel pendingin, isi gelung dengan air dan periksa kebocoran. Kemudian uji kolektor surya - hubungkan output ke tangki, pasang panel di bawah sinar matahari dan secara berkala mengukur suhu air, dengan mempertimbangkan waktu pemanasan. Berdasarkan indikator nyata, mudah untuk menentukan kinerja pemanas air.
Diagram pengkabelan
Kolektor yang dirancang untuk memanaskan air di kamar mandi terhubung ke tangki penyimpanan oleh aliran gravitasi. Kondisi penting: instalasi surya harus ditempatkan di bawah tangki utama sehingga air panas dengan kepadatan lebih rendah naik melalui pipa dan menggeser yang dingin. Desain sistem seperti itu ditunjukkan dalam gambar.
Ketika terhubung ke boiler atau akumulator panas, kolektor surya bertindak sebagai sumber panas penuh. Produsen sistem tata surya menyarankan penggunaan skema tekanan dua pipa, yang mencakup elemen pengikat yang dibutuhkan:
- pompa sirkulasi mengembangkan tekanan 0,4 bar;
- jenis membran tangki ekspansi;
- ventilasi udara otomatis;
- katup pengaman, dirancang untuk beroperasi pada tekanan 2 bar;
- pengukur tekanan;
- termometer;
- katup penutup, katup make-up;
- pengontrol dengan dua sensor suhu;
- isolasi termal untuk pipa pasokan.
Poin penting. Jika baterai beberapa kolektor terhubung ke tangki penyangga, kapasitas pompa dan volume tangki ekspansi harus ditingkatkan. Kapasitas minimum tangki membran adalah 10% dari jumlah total cairan pendingin dalam rangkaian.
Skema kerjanya seperti ini:
- Heat sink menempel pada koil bawah tangki penyangga, di mana airnya lebih dingin.
- Pengontrol dengan menggunakan sensor membandingkan suhu air (antibeku) dalam pipa pasokan dan akumulator panas.
- Unit elektronik menghentikan pompa ketika suhu air di dalam tangki sama dengan atau lebih tinggi dari suhu aliran.
- Udara yang masuk ke sirkuit dilepaskan melalui katup otomatis yang dipasang di bagian atas sistem.
- Jika pendingin terlalu panas karena pompa berhenti (tidak mungkin untuk mematikan matahari), katup pengaman akan beroperasi dan mengurangi tekanan berlebih.
Elemen sirkuit yang paling mahal adalah unit kontrol elektronik. Bagaimana saya bisa melakukannya tanpa controller:
- beli di Aliexpress thermostat yang lebih murah, dipicu oleh perbedaan suhu;
- atur timer siang-malam dan termostat mekanik untuk mematikan pompa ketika tangki penyangga berada pada panas maksimum.
Cara kerja unit kontrol China yang murah (harga - $ 15), lihat ulasan video:
Pemanas surya
Pemasangan pemanas udara dilakukan dengan cara yang sama, hanya penukar panas terbuat dari pipa dengan diameter lebih besar, dan blower disediakan oleh kipas. Penerima radiasi dibuat oleh pengrajin dari bahan-bahan berikut:
- aluminium bergelombang untuk ventilasi;
- botol plastik dimasukkan satu ke yang lain;
- kaleng bir berukir.
Di dalam kotak, 2 lubang dibuat untuk pipa udara, jaring halus diletakkan di dalamnya, menghilangkan masuknya serangga. Kipas - pendingin dari komputer - dipasang di salah satu bukaan, bagian pertukaran panas dicat hitam. Pipa pasokan terisolasi dan diletakkan di ruangan yang dipanaskan. Algoritme perakitan berjenis udara ditampilkan dalam video:
Kesimpulan
Daya tarik kolektor surya adalah karena kenaikan harga energi. Meskipun kinerja pemanas air menurun di musim dingin, panas matahari memberikan penghematan yang signifikan dalam konsumsi bahan bakar oleh sumber utama - boiler. Jika Anda ingin memanaskan rumah pedesaan Anda sebanyak mungkin dengan energi matahari gratis, kami menyarankan Anda untuk memperhatikan instalasi dengan konsentrator cermin.Perangkat yang sangat efektif ini banyak digunakan di Eropa dan Amerika.