كيفية تسخين المياه بالطاقة الشمسية. سخان ماء شمسي

كل عام ، تزداد تكلفة مصادر الطاقة التقليدية ، ولا تلوح في الأفق نهاية لهذا السباق السعري. وفي الوقت نفسه ، فإن أقوى مصدر للطاقة ، والذي نراه كل يوم تقريبًا ، "يعمل" مجانًا. وإذا لم يتعلم الجنس البشري كيفية تلقي الطاقة بشكل فعال بشكل مباشر على شكل كهرباء ، فيمكن لأي شخص استخدام الطاقة الحرارية للشمس - ستكون هناك رغبة!

في الواقع ، في منطقة مشمسة ، يرسل النجم ما يقرب من 1 كيلو واط من الطاقة كل ساعة. من الخطيئة عدم استخدام مثل هذا المصدر على الأقل لتسخين المياه. في الوقت نفسه ، تكون تكلفة إنشاء وتركيب جهاز تسخين المياه ضئيلة. يستخدم المخترعون في مساحات شاسعة من البلاد منذ فترة طويلة مجموعة متنوعة من المنشآت لتسخين المياه.

من بينها الأبسط والأكثر تعقيدًا ، مع التحكم التلقائي. كل هذا يتوقف على الاستعداد الفني والقدرات المالية وبالطبع الرغبة.

كيف يحصل الحرفيون على الماء الساخن من الشمس اليوم؟

إن إنشاء سخان شمسي بيديك ليس بالأمر الصعب على الإطلاق.

هذا هو الخيار الأسهل.
الحاوية المعتادة على شكل برميل ، خزان قديم ، مثبتة على سطح دش صيفي أو منزل ، حظيرة ومتصلة من خلال خرطوم بصنبور عادي.

إذا تحولت الحاوية إلى اللون الأسود ، فسيحدث التسخين بشكل أسرع.

بحلول نهاية اليوم ، ترتفع درجة حرارة الماء إلى حوالي 45 درجة مئوية. هذه البيانات صالحة لخزان البولي إيثيلين 200-300 لتر. من المستحسن أن تكون مسطحة - وهذا يزيد من كفاءة التدفئة.

العيب كله أن كل الماء يجب أن يستخدم في المساء ، لأن. سيكون الجو باردا في الصباح.

للقضاء على هذا العيب ، سيتعين عليك عزل الخزان نفسه أو تصريف الماء الساخن في خزان معزول مرة أخرى. يمكنك ببساطة إدخال الماء في الغلاية ، وعندما يبرد ، قم بتسخينه. على الأقل بعض الكهرباء ، لكن يتم توفيرها.

خيار آخر هو إبقاء المرجل متصلاً بشكل دائم بخزان مثبت على السقف. ثم سوف يدور الماء باستمرار ؛ يمكن استخدامه عبر الإنترنت.

عيب كبير في النظام هو أنه لا يعمل في درجات حرارة أقل من +20 درجة مئوية. لذلك ، هناك طرق أخرى لتسخين المياه في غير موسمها.

سخان مياه بالطاقة الشمسية - جامع

يعتبر هذا الجهاز الأكثر فعالية. الأمر كله يتعلق بالمواد التي صنع منها المجمع. غالبًا ما يكون:

• صلب
• نحاس.

لكن التجميع باستخدام المعدن أمر شاق (اللحام ، اللحام ، الختم ، إلخ) ، لذلك يتم استخدام مواد أخرى. هناك خيار لاستخدام أنابيب البولي بروبلين - فهي أرخص. ومع ذلك ، يمكن أن يسبب اتصالهم أيضًا صعوبات مرتبطة بإغلاق المفاصل.

العيب الآخر هو حدوث تشوه كبير أثناء التسخين ، وهذا ليس ملحوظًا بالنسبة للأنابيب المعدنية والبلاستيكية ، لكن البولي بروبلين له معامل تمدد حراري مرتفع. يمكن أن يتسبب هذا النقص في حدوث تسربات في النظام.

يوجد حل أصلي وبسيط ، وهو استخدام خرطوم حديقة كمجمع شمسي. تقتصر عملية التجميع بأكملها على لفها في شكل حلزوني ووضعها في صندوق مناسب.

مرونة ممتازة ، وعدم وجود وصلات تضمن عدم وجود تسرب ، وطول الخرطوم يسمح بتوصيله مباشرة بتركيبات السباكة دون وصلات وسيطة.

يعتمد أداء مثل هذا النظام على طول الخرطوم. بقطر 2.5 سم ودرجة حرارة هواء لا تقل عن 25 درجة مئوية ، يسخن متر واحد من الخرطوم 3.5 لترًا من الماء حتى + 45 درجة مئوية.

اتضح أنه في يوم مشمس بحلول المساء سوف "تعطيك" 10 أمتار 280 لترًا من الماء الساخن. يعمل النظام عندما تنخفض درجة الحرارة إلى +8 درجة مئوية.

كيف هي عملية تسخين المياه

تسقط أشعة الشمس على اللولب من خلال الزجاج وتسخن اللولب. يصبح الماء الساخن مصدرًا للإشعاع طويل الموجة ، والذي ينعكس من الزجاج. أي أن أشعة الشمس في نوع من "المصيدة" الحرارية.

1. لإنشاء جهاز التسخين هذا ، ستحتاج إلى صندوق حيث سيتم وضع ملف خرطوم أسود ، سيؤدي استخدام ظلال أخرى إلى فقدان 5٪ من الحرارة. يمكن أن يكون المطاط أو PVC. القطر - لا يقل عن 1.9 سم ، سمك الجدار لا يزيد عن 2.5 مم.
2. سوف يتصل الخرطوم بالغلاية التي يجب أن تكون فوق اللولب. يجب عزل الجزء السفلي من الصندوق بالرغوة المطلية باللون الأسود.
3. الصندوق نفسه مغلق من الأعلى بزجاج النافذة (الزجاج العضوي غير مناسب لأنه لا يحتفظ بالإشعاع الشمسي جيدًا).
4. يجب تركيب حشية مطاطية بين الزجاج والصندوق.

سخانات المياه من زجاجات البولي ايثيلين تيريفثالات

تكمن الفكرة في إنشاء وحدات (3 زجاجات لكل منها ، ربما 4 ، 5) ، ثم توصيل كل واحدة منها بأنبوب بلاستيكي ، والذي يتم توصيله من جانب بمصدر للمياه الباردة ، ومن ناحية أخرى ، فإنه يخرج ساخنة. سائل. من الأفضل استخدام زجاجات بسعة 2-2.5 لتر. من الضروري توصيلهم وفقًا لمبدأ "العنق إلى الأسفل".

• للقيام بذلك ، يتم قطع ثقب في الجزء السفلي للرقبة بقطر 26 مم. يجب أن يكون موقع الفتحة بدقة في المركز. لذلك ، قم أولاً بتمييز المركز عن طريق حفر حفرة باستخدام مثقاب 3-6 مم.
• لضمان الختم ، قم بتشحيم الخيوط الموجودة على الرقبة باستخدام مادة مانعة للتسرب واترك الهيكل ثابتًا لمدة 2-3 أيام. اصنع ثقبًا في قاع الزجاجة العلوية!
• يتم توصيل وحدة من ثلاث زجاجات بنفس الطريقة (يمكنك التفكير في البعض الآخر) بأنبوب بلاستيكي ، يدخل في أحد طرفيه الماء البارد.

يمكن أن يكون عدد الوحدات كبيرًا. للحصول على 200 لتر من الماء الساخن ، تحتاج إلى حوالي 110 زجاجات - هذه مساحة ثلاثة أمتار مربعة.

• ضع الكتلة الناتجة في صندوق مغطى بزجاج النافذة. زاوية الميل من 10 إلى 30 درجة.

النظام الناتج أكثر كفاءة من برميل الماء الأسود المركب على السطح.

توفر معظم التصميمات المنزلية لتسخين المياه بواسطة الشمس في الصيف 70-80٪ من الطاقة التي يتم إنفاقها على التدفئة. في الخريف والربيع - ما يصل إلى 40٪. في نفس الوقت ، ما يصل إلى 400 كيلو واط / ساعة لكل شخص "مأخوذ" من النجم اللامع في السنة! هناك شيء للتفكير فيه.

إن مستوى تطوير التقنيات والمواد الحديثة مرتفع للغاية لدرجة أن عدم استخدام الطاقة الشمسية أمر غير معقول من الناحية المالية وإجرامي فيما يتعلق بالبيئة. للأسف ، فإن شراء المنشآت الصناعية لتوليد الكهرباء والتدفئة أمر غير منطقي بسبب ارتفاع تكلفتها. ومع ذلك ، هناك طريقة للخروج: صنع مجمّع شمسي منتج بيديك من مواد يمكن العثور عليها في أقرب متجر لاجهزة الكمبيوتر.

الغرض من المجمع الشمسي ومزاياه وعيوبه

سخان المياه الشمسي (المجمع الشمسي السائل) هو جهاز يقوم بتسخين المبرد بمساعدة الطاقة الشمسية. يتم استخدامه لتدفئة المساحات ، وإمدادات المياه الساخنة ، وتسخين المياه في حمامات السباحة ، إلخ.

سيوفر المجمع الشمسي المنزل بالماء الساخن والحرارة

الشرط الأساسي لاستخدام سخان المياه الصديق للبيئة هو حقيقة أن الإشعاع الشمسي يسقط على الأرض على مدار السنة ، على الرغم من اختلاف شدته في الشتاء والصيف. لذلك ، بالنسبة لخطوط العرض الوسطى ، تصل الكمية اليومية من الطاقة في الموسم البارد إلى 1-3 كيلو واط في الساعة لكل متر مربع ، بينما في الفترة من مارس إلى أكتوبر ، تتراوح هذه القيمة من 4 إلى 8 كيلو واط في الساعة / م 2. إذا تحدثنا عن المناطق الجنوبية ، فيمكن زيادة الأرقام بأمان بنسبة 20-40 ٪.

كما ترون ، تعتمد كفاءة التثبيت على المنطقة ، ولكن حتى في شمال بلدنا ، سيوفر مجمع الطاقة الشمسية الحاجة إلى الماء الساخن - الشيء الرئيسي هو أن هناك عددًا أقل من السحب في السماء. إذا تحدثنا عن الممر الأوسط والمناطق الجنوبية ، فإن التركيب الذي يعمل بالطاقة الشمسية سيكون قادرًا على استبدال المرجل وتغطية احتياجات مبرد نظام التدفئة في الشتاء. بالطبع نحن نتحدث عن سخانات مياه منتجة تبلغ عدة عشرات من الأمتار المربعة.

ستساعد البطارية الشمسية في توفير المال من ميزانية الأسرة. ستساعد المواد التالية في صنعها بنفسك:

الجدول: توزيع الطاقة الشمسية حسب المنطقة

لا تتطابق مجمعات الطاقة الشمسية المنزلية مع الأجهزة المصنوعة في المصنع ، لكن تركيب الطاقة الشمسية محلي الصنع سيقلل من تكلفة تسخين المياه المنزلية ويوفر الكهرباء عند توصيله بغسالة وغسالة أطباق.

مميزات سخانات المياه بالطاقة الشمسية:

• تصميم بسيط نسبيًا
• موثوقية عالية
• التشغيل الفعال بغض النظر عن الموسم ؛
• عمر خدمة طويل
• إمكانية توفير الغاز والكهرباء ؛
• لا يلزم الحصول على إذن لتركيب المعدات ؛
• كتلة صغيرة
• سهولة التركيب؛
• الحكم الذاتي الكامل.

أما بالنسبة للنقاط السلبية ، فلا يمكن لأي تركيب واحد للحصول على طاقة بديلة الاستغناء عنها. في حالتنا ، فإن العيوب هي:

• تكلفة عالية لمعدات المصنع ؛
• اعتماد كفاءة المجمع الشمسي على الوقت من السنة وخط العرض الجغرافي ؛
• القابلية للبرد.
• تكاليف إضافية لتركيب خزان تخزين الحرارة ؛
• اعتماد كفاءة الجهاز في استخدام الطاقة على درجة الضبابية.

بالنظر إلى إيجابيات وسلبيات سخانات المياه بالطاقة الشمسية ، لا ينبغي لأحد أن ينسى الجانب البيئي للقضية - فهذه التركيبات آمنة للبشر ولا تضر كوكبنا.

يشبه مجمع الطاقة الشمسية في المصنع مجموعة البناء ، والتي يمكنك من خلالها تجميع تركيب الأداء المطلوب بسرعة

أنواع سخانات المياه بالطاقة الشمسية: اختيار التصميم للإنتاج الذاتي

اعتمادًا على درجة الحرارة التي تطورها السخانات الشمسية ، هناك:

• أجهزة درجات الحرارة المنخفضة - مصممة لتسخين السوائل حتى 50 درجة مئوية ؛
• مجمعات الطاقة الشمسية ذات درجة الحرارة المتوسطة - تزيد من درجة حرارة الماء الخارج حتى 80 درجة مئوية ؛
• التركيبات عالية الحرارة - تسخين المبرد إلى درجة الغليان.

في المنزل ، يمكنك بناء سخان مياه بالطاقة الشمسية من النوع الأول أو الثاني. لتصنيع جامع عالي الحرارة ، ستكون هناك حاجة إلى معدات صناعية وتقنيات جديدة ومواد باهظة الثمن.

حسب التصميم ، يتم تقسيم جميع مجمعات الطاقة الشمسية السائلة إلى ثلاثة أنواع:

• سخانات المياه المسطحة
• أجهزة فراغ بالحرارة.
• المكثفات الشمسية.

مجمع الطاقة الشمسية المسطح عبارة عن صندوق منخفض الحرارة معزول. يتم تثبيت لوحة ماصة للضوء ودائرة أنبوبية بالداخل. لوحة الامتصاص (الممتص) لديها موصلية حرارية متزايدة. نتيجة لذلك ، من الممكن تحقيق أقصى قدر من نقل الطاقة إلى سائل التبريد المنتشر حول دائرة سخان المياه. تنعكس بساطة وكفاءة التركيبات المسطحة في العديد من التصميمات التي طورها الحرفيون.

داخل مجمّع شمسي مسطح - لوحة ماصة للضوء ودائرة أنبوبية

يعتمد مبدأ تشغيل سخانات المياه بالطاقة الشمسية على تأثير الترمس. يعتمد التصميم على العشرات من قوارير الزجاج المزدوجة. الأنبوب الخارجي مصنوع من زجاج مقسّى ومقاوم للصدمات يقاوم البرد والرياح. الأنبوب الداخلي له طلاء خاص لزيادة امتصاص الضوء. يتم تفريغ الهواء من الفراغ بين عناصر الدورق ، مما يجعل من الممكن تجنب فقد الحرارة. يوجد في وسط الهيكل دائرة حرارية نحاسية مملوءة بمبرد منخفض الغليان (الفريون) - إنه سخان المجمع الشمسي الفراغي. في هذه العملية ، يتبخر مائع العملية وينقل الطاقة الحرارية إلى مائع عمل الدائرة الرئيسية. بهذه الصفة ، غالبًا ما يستخدم مضاد التجمد. يسمح هذا التصميم للنظام بالعمل في درجات حرارة تصل إلى -50 درجة مئوية. من الصعب بناء مثل هذا التثبيت في المنزل ، لذلك هناك عدد قليل من الهياكل من النوع الفراغي محلية الصنع.

يعتمد تصميم المجمع الشمسي الفراغي على مجموعة من قوارير الزجاج المزدوجة

يعتمد المكثف الشمسي على مرآة كروية قادرة على تركيز الإشعاع الشمسي إلى نقطة معينة. يتم تسخين السائل في دائرة معدنية لولبية ، والتي توضع في بؤرة التركيب. تتمثل ميزة المكثفات الشمسية في القدرة على تطوير درجات حرارة عالية ، لكن الحاجة إلى نظام تتبع للشمس تقلل من شعبيتها بين أصحاب الأعمال اليدوية.

إن بناء مُكثّف للطاقة الشمسية في المنزل ليس بالمهمة السهلة

بالنسبة للتصنيع المنزلي ، من الأفضل بناء السخانات الشمسية ذات الألواح المسطحة باستخدام مواد عازلة وزجاج عالي النفاذية وامتصاص نحاسي.

الجهاز ومبدأ تشغيل مجمع الطاقة الشمسية المسطح

يتكون سخان المياه الشمسي منزلي الصنع من إطار خشبي مسطح (صندوق) مع جدار خلفي فارغ. يوجد في الجزء السفلي العنصر الرئيسي للجهاز - الممتص. غالبًا ما تكون مصنوعة من صفائح معدنية متصلة بمجمع أنبوبي. تعتمد كفاءة نقل الطاقة على ملامسة اللوح الماص مع أنابيب المبادل الحراري ، لذلك تكون هذه الأجزاء ملحومة أو ملحومة بدرزة مستمرة.

دائرة الموائع نفسها عبارة عن مجموعة من الأنابيب المركبة عموديًا. في الأجزاء العلوية والسفلية ، يتم توصيلها بأنابيب أفقية ذات قطر متزايد ، مخصصة لتزويد وسحب سائل التبريد. يقع مدخل ومخرج السائل بشكل قطري - نتيجة لذلك ، يتم ضمان إزالة الحرارة الكاملة من عناصر المبادل الحراري. يتم استخدام مضاد التجمد لأنظمة التدفئة أو غيرها من الحلول المضادة للتجمد كناقل للحرارة.

الماص مغطى بطلاء يمتص الضوء ، ويوضع الزجاج في الأعلى ، والصندوق محمي بطبقة من العزل الحراري. لتبسيط المهمة ، يتم تقسيم منطقة التزجيج إلى أجزاء ، ومن أجل زيادة الإنتاجية ، يتم استخدام النوافذ ذات الزجاج المزدوج. يخلق التصميم المغلق تأثير الترمس في المجمع الشمسي وفي نفس الوقت يمنع فقدان الحرارة بسبب الرياح والأمطار والعوامل الخارجية الأخرى.

يعمل السخان الشمسي كالتالي:

1. يرتفع السائل غير المتجمد الذي يتم تسخينه في المجمع الشمسي عبر الأنابيب ويدخل إلى خزان تخزين الحرارة من خلال فرع سحب المبرد.
2. بالانتقال من خلال المبادل الحراري المثبت داخل خزان التخزين ، يقوم مانع التجمد بإطلاق الحرارة إلى الماء.
3. يدخل سائل العمل المبرد إلى الجزء السفلي من دائرة سخان المياه الشمسي.
4. يرتفع الماء المسخن في الخزان ويؤخذ لاحتياجات إمداد الماء الساخن. يحدث تجديد السائل في خزان تخزين الحرارة بسبب أنبوب الماء المتصل بالقاع. إذا كان المجمع الشمسي يعمل كمسخن لنظام التدفئة ، فسيتم استخدام مضخة دورانية لتدوير المياه في دائرة ثانوية مغلقة.

تتيح لك الحركة المستمرة للسائل المبرد ووجود مجمّع حراري تجميع الطاقة أثناء سطوع الشمس ، وإنفاقها تدريجيًا حتى عندما يختبئ النجم وراء الأفق.

مخطط توصيل مجمع الطاقة الشمسية بخزان التخزين ليس معقدًا للغاية.

خيارات للمنشآت الشمسية محلية الصنع

تتمثل إحدى ميزات سخانات المياه بالطاقة الشمسية التي تعمل بأيديهم في أن جميع الأجهزة تقريبًا لها نفس تصميم الصندوق المعزول بالحرارة. غالبًا ما يتم تجميع الإطار من الخشب ومغطى بصوف معدني وفيلم عاكس للحرارة. أما بالنسبة للامتصاص ، فيستخدم في إنتاجه الأنابيب المعدنية والبلاستيكية ، وكذلك المكونات الجاهزة من المعدات المنزلية غير الضرورية.

من خرطوم الحديقة

يحتوي خرطوم الحديقة على شكل حلزون أو أنبوب السباكة PVC على مساحة سطح كبيرة ، مما يجعل من الممكن استخدام مثل هذه الدائرة كمسخن مياه لتلبية احتياجات الاستحمام في الهواء الطلق أو المطبخ أو تدفئة المسبح. بالطبع ، لهذه الأغراض ، من الأفضل أخذ مواد سوداء والتأكد من استخدام خزان تخزين ، وإلا فإن جهاز الامتصاص سوف يسخن أثناء ذروة حرارة الصيف.

مجمع خرطوم الحديقة المسطح هو أسهل طريقة لتسخين مياه حمام السباحة

من مكثف ثلاجة قديمة

المبادل الحراري الخارجي للثلاجة أو الفريزر المستخدم عبارة عن جهاز امتصاص شمسي جاهز. كل ما يجب القيام به هو إعادة تجهيزه بورق ممتص للحرارة وتثبيته في العلبة. بالطبع ، سيكون أداء مثل هذا النظام صغيرًا ، ولكن في الموسم الدافئ ، سيغطي سخان المياه المصنوع من أجزاء معدات التبريد احتياجات الماء الساخن لمنزل ريفي صغير أو كوخ ريفي.

إن المبادل الحراري للثلاجة القديمة عبارة عن جهاز امتصاص شبه جاهز لسخان شمسي صغير

من نظام تدفئة المبرد المسطح

لا يتطلب تصنيع مجمّع الطاقة الشمسية من المبرد الفولاذي حتى تركيب لوح ماص. يكفي تغطية الجهاز بطلاء أسود مقاوم للحرارة وتركيبه في غلاف مغلق. يعد أداء أحد التركيبات أكثر من كافٍ لنظام إمداد الماء الساخن. إذا قمت بصنع العديد من سخانات المياه ، يمكنك التوفير في تدفئة المنزل في الطقس المشمس البارد. بالمناسبة ، ستعمل محطة الطاقة الشمسية التي يتم تجميعها من المشعات على تدفئة غرف المرافق أو المرآب أو الدفيئة.

سيكون المبرد الفولاذي لنظام التدفئة بمثابة أساس لبناء سخان مياه صديق للبيئة

من أنابيب البولي بروبلين أو البولي إيثيلين

تسمح لك الأنابيب المصنوعة من المعدن والبلاستيك والبولي إيثيلين والبولي بروبيلين ، وكذلك التركيبات والأجهزة الخاصة بتركيبها ، ببناء دوائر شمسية من أي حجم وتكوين. تتمتع هذه التركيبات بأداء جيد وتستخدم في تدفئة المساحات وتسخين المياه للاحتياجات المنزلية (المطبخ والحمام وما إلى ذلك).

ميزة المجمع الشمسي المصنوع من الأنابيب البلاستيكية منخفضة التكلفة وسهولة التركيب

من مواسير نحاسية

تتمتع الماصات المصنوعة من الألواح والأنابيب النحاسية بأعلى معدل نقل للحرارة ، وبالتالي يتم استخدامها بنجاح لتسخين سائل التبريد في أنظمة التدفئة وفي إمداد الماء الساخن. تشمل عيوب مجمعات النحاس ارتفاع تكاليف العمالة وتكلفة المواد.

يضمن استخدام الأنابيب والألواح النحاسية لتصنيع جهاز الامتصاص كفاءة عالية لمحطة الطاقة الشمسية

طريقة حساب مجمع الطاقة الشمسية

يتم حساب أداء جهاز تجميع الطاقة الشمسية على أساس حقيقة أن 1 متر مربع من التركيب في يوم صافٍ يمثل 800 إلى 1000 واط من الطاقة الحرارية. يتم حساب فقد هذه الحرارة على الجانب الخلفي وجدران الهيكل وفقًا لمعامل العزل الحراري للعزل المستخدم. إذا تم استخدام البوليسترين الممدد ، فإن معامل فقد الحرارة له هو 0.05 واط / م × درجة مئوية. بسماكة مادة 10 سم وفرق درجة حرارة 50 درجة مئوية داخل وخارج الهيكل ، يكون فقد الحرارة 0.05 / 0.1 × 50 = 25 وات. مع الأخذ في الاعتبار الجدران الجانبية والأنابيب ، يتم مضاعفة هذه القيمة. وبالتالي ، سيكون إجمالي كمية الطاقة الخارجة 50 واط لكل 1 متر مربع من سطح السخان الشمسي.

لتسخين 1 لتر من الماء بدرجة واحدة ، يلزم 1.16 واط من الطاقة الحرارية ، لذلك ، بالنسبة لطرازنا الخاص بمجمع شمسي بمساحة 1 متر مربع وفرق درجة حرارة 50 درجة مئوية ، سيكون ذلك ممكنًا للحصول على معامل أداء مشروط 800 / 1.16 = 689.65 / كجم × درجة مئوية. توضح هذه القيمة أن التركيب الذي تبلغ مساحته 1 متر مربع سيؤدي إلى تسخين 20 لترًا من الماء بمقدار 35 درجة مئوية في غضون ساعة.

يتم حساب الأداء المطلوب لسخان المياه الشمسي وفقًا للصيغة W = Q × V × δT ، حيث Q هي السعة الحرارية للماء (1.16 واط / كجم × درجة مئوية) ؛ الخامس - الحجم ، ل ؛ δT هو فرق درجة الحرارة عند مدخل ومخرج التثبيت.

تشير الإحصاءات إلى أن شخصًا بالغًا يحتاج إلى 50 لترًا من الماء الساخن يوميًا. في المتوسط ​​، بالنسبة لإمداد الماء الساخن ، يكفي رفع درجة حرارة الماء بمقدار 40 درجة مئوية ، والتي ، عند حسابها باستخدام هذه الصيغة ، تتطلب تكاليف الطاقة W = 1.16 × 50 × 40 = 2.3 كيلو واط. لمعرفة مساحة المجمع الشمسي ، يجب تقسيم هذه القيمة على كمية الطاقة الشمسية لكل 1 متر مربع من السطح عند خط عرض جغرافي معين.

حساب معلمات النظام الشمسي المطلوبة

صنع سخانات المياه بالطاقة الشمسية مع ماص نحاس

يقوم المجمع الشمسي المقترح إنتاجه في يوم شتاء مشمس بتسخين المياه إلى درجة حرارة تزيد عن 90 درجة مئوية ، وفي الطقس الغائم - حتى 40 درجة مئوية. هذا يكفي لتزويد المنزل بالماء الساخن. إذا كنت ترغب في تدفئة منزلك بالطاقة الشمسية ، فستحتاج إلى العديد من هذه التركيبات.

المواد والأدوات المطلوبة

ستحتاج لعمل سخان مياه:

• لوح نحاسي بسمك لا يقل عن 0.2 مم وأبعاد 0.98 × 2 م ؛
• أنبوب نحاسي بقطر 10 مم ، طوله 20 م ؛
• أنبوب نحاسي بقطر 22 مم ، طوله 2.5 م ؛
• خيط 3/4˝ - 2 قطعة ؛
• قابس 3/4˝ - 2 قطعة ؛
• لينة لحام SANHA أو POS-40 - 0.5 كجم ؛
• تدفق؛
• المواد الكيميائية لامتصاص اسوداد.
• لوح OSB بسمك 10 مم ؛
• زوايا الأثاث - 32 قطعة ؛
• صوف البازلت 50 مم ؛
• ورقة عازلة للحرارة بسمك 20 مم ؛
• سكة حديد 20 × 30 - 10 م ؛
• باب أو نافذة مانعة للتسرب - 6 م ؛
• نافذة زجاجية بسمك 4 مم أو نافذة زجاجية مزدوجة 0.98x2.01 م ؛
• مفكات ذاتية الطرق؛
• صبغ.

بالإضافة إلى ذلك ، قم بإعداد الأدوات التالية:

• الحفر الكهربائية؛
• مجموعة من التدريبات للمعادن.
• "تاج" أو قاطعة لأعمال النجارة قطر 20 مم ؛
• قاطع الأنابيب؛
• موقد غاز
• جهاز تنفس؛
• فرشاة الرسم؛
• مجموعة مفكات أو مفك البراغي.
• بانوراما كهربائية.

لضغط الدائرة ، ستحتاج أيضًا إلى ضاغط ومقياس ضغط مصمم لضغط يصل إلى 10 أجواء.

للحام الناعم ، شعلة غاز بسيطة مناسبة

تعليمات سير العمل

1. باستخدام قاطع الأنابيب ، يتم تقطيع الأنبوب النحاسي إلى قطع. ستحصل على جزأين قطر 22 مم بطول 1.25 متر وطول 10 عناصر قطر 10 مم 2 متر.
2. في الأنابيب السميكة ، يتم عمل هامش 150 مم من الحافة ويتم عمل 10 فتحات بقطر 10 مم كل 100 مم.
3. يتم إدخال أنابيب رفيعة في الثقوب الناتجة بحيث تبرز للداخل بما لا يزيد عن 1-2 مم. خلاف ذلك ، ستظهر المقاومة الهيدروليكية المفرطة في المبرد.
4. باستخدام موقد غاز ومسدس هواء ساخن ولحام ، يتم توصيل جميع أجزاء المبرد ببعضها البعض.

   

   تعمل دائرة تجميع الطاقة الشمسية تحت الضغط ، لذلك يتم إيلاء اهتمام خاص لضيق التوصيلات

   لتجميع المبرد ، يمكنك استخدام تركيبات خاصة ، ولكن في هذه الحالة ، ستزيد تكلفة النظام الشمسي بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، لا تضمن الوصلات القابلة للطي إحكام الهيكل تحت الأحمال الديناميكية الحرارية المتغيرة.

5. يتم لحام القوابس والخيوط في أزواج على طول أقطار الرادياتير لأنابيب 3 / 4˝.
6. بعد إغلاق خيط المخرج بمقبس ، يتم تثبيت وصلة على مدخل المشعب المجمع ويتم توصيل الضاغط.

   

   الضاغط متصل بتركيب

7. يتم وضع المبرد في وعاء به ماء ويتم ضخ ضغط من 7-8 ضغط جوي بواسطة الضاغط. تستخدم الفقاعات المتصاعدة عند المفاصل للحكم على شد المفاصل الملحومة.
   

   إذا تعذر العثور على حاوية مناسبة لفحص المجمع ، فيمكنك تجميعها بنفسك. لهذا الغرض ، يتم صنع صندوق أو حاجز بسيط من وسائل مرتجلة (تقليم الخشب والطوب وما إلى ذلك) ومغطاة بغلاف بلاستيكي.

8. بعد التحقق من إحكام الربط ، يتم تجفيف المبرد وإزالة الشحوم منه. ثم انتقل إلى لحام الصفيحة النحاسية. قم بتلحيم لوح الامتصاص بالأنابيب باستخدام خط متواصل بطول كل عنصر من عناصر الدائرة النحاسية.

   

   يتم لحام الصفيحة الماصة باستخدام خط لحام مستمر

9. نظرًا لأن جهاز امتصاص الطاقة الشمسية مصنوع من النحاس ، يمكن استخدام السواد الكيميائي بدلاً من الطلاء. سيسمح لك ذلك بالحصول على طلاء انتقائي حقيقي على السطح ، على غرار ما يتم الحصول عليه في المصنع. للقيام بذلك ، يتم سكب محلول كيميائي ساخن في الحاوية لاختبار التسرب ويتم وضع جهاز الامتصاص مقلوبًا. أثناء التفاعل ، يتم الحفاظ على درجة حرارة الكواشف بأي طريقة متاحة (على سبيل المثال ، عن طريق ضخ المحلول باستمرار عبر وعاء به غلاية).

   

   يعد اسوداد النحاس من أهم مراحل تصنيع جهاز الامتصاص.

   كسائل للتبييض الكيميائي ، يمكنك استخدام محلول هيدروكسيد الصوديوم (60 جم) وثنائي كبريتات البوتاسيوم أو كبريتات الأمونيوم (16 جم) في الماء (1 لتر). تذكر أن هذه المواد تشكل خطورة على الإنسان ، وأن عملية أكسدة النحاس نفسها مرتبطة بإطلاق غازات ضارة. لذلك ، من الضروري استخدام معدات الحماية - جهاز التنفس الصناعي ، والنظارات الواقية والقفازات المطاطية ، ومن الأفضل القيام بالعمل نفسه في الهواء الطلق أو في منطقة جيدة التهوية.

10. يتم قطع الأجزاء من لوح OSB لتجميع جسم المجمع الشمسي - الجزء السفلي 1 × 2 م ، والجوانب 0.16 × 2 م ، والأعلى 0.18 × 1 م والألواح السفلية 0.17 × 1 م ، بالإضافة إلى قسمين داعمين 0.13 × 0. 98 م
11. سكة 20x30 مم مقطعة إلى قطع: 1.94 م - 4 قطع. و 0.98 م - 2 قطعة.
12. تم عمل ثقوب بقطر 20 مم في الجدران الجانبية لأنابيب المدخل والمخرج ، ويتم حفر 3-4 فتحات Ø8 مم في الجزء السفلي من المجمع من أجل التهوية الدقيقة.

    

    الثقوب اللازمة للتهوية الدقيقة

13. تصنع القواطع في حواجز أنابيب الامتصاص.
14. يتم تجميع إطار دعم من شرائح 20 × 30 مم.
15. باستخدام زوايا الأثاث والبراغي ، يتم تغليف الإطار بألواح OSB. في هذه الحالة ، يجب أن تستقر الجدران الجانبية في الأسفل - وهذا سيمنع انحراف الجسم. يتم إنزال اللوحة السفلية بمقدار 10 مم عن البقية لتغطيتها بالزجاج. هذا سيمنع هطول الأمطار من الدخول داخل الإطار.
16. تثبيت الفواصل الداخلية.

    

    عند تجميع العلبة ، تأكد من استخدام مربع بناء ، وإلا فقد يكون التصميم غير متوازن

17. الجزء السفلي وجوانب الجسم معزولة بالصوف المعدني ومغطاة بمادة ملفوفة عاكسة للحرارة.

    

    من الأفضل استخدام الصوف المعدني مع تشريب طارد للرطوبة.

18. يتم وضع جهاز الامتصاص على المساحة المعدة. للقيام بذلك ، يتم تفكيك إحدى الألواح الجانبية ، ثم يتم وضعها في مكانها.

    

    مخطط "الفطيرة" الداخلية للمجمع الشمسي

19. على مسافة 1 سم من الحافة العلوية للصندوق ، يتم تغليف المحيط الداخلي للهيكل بقضيب خشبي 20 × 30 مم بحيث يلامس جانبه العريض الجدران.
20. يتم لصق علكة مانعة للتسرب حول المحيط.

    

    للإحكام ، استخدم سدادة نافذة تقليدية.

21. يتم وضع زجاج أو نافذة ذات زجاج مزدوج ، يتم لصق محيطها أيضًا بختم النافذة.
22. يتم ضغط الهيكل بزاوية من الألومنيوم ، حيث يتم حفر ثقوب مسامير التنصت الذاتية مسبقًا. في هذه المرحلة ، تعتبر مجموعة المجمع كاملة.

    

    عند التجميع ، يبلغ سمك المجمع الشمسي حوالي 17 سم

لمنع دخول الرطوبة وتسرب الحرارة ، تتم معالجة الوصلات ونقاط التزاوج للأجزاء في جميع المراحل باستخدام مادة مانعة للتسرب من السيليكون. لحماية الهيكل من التساقط ، يتم طلاء الخشب بمركب خاص ومطلي بالمينا.

ميزات تركيب وتشغيل مجمعات التدفئة السائلة

لوضع مجمع الطاقة الشمسية ، اختر مكانًا واسعًا غير مظلل طوال ساعات النهار. يتكون قوس التثبيت أو الإطار الفرعي من شرائح خشبية أو معدنية بحيث يمكن تعديل ميل سخان الماء من 45 إلى 60 درجة من المحور الرأسي.

مخطط توصيل لسخان شمسي في نظام دوران قسري

يتم وضع خزان التخزين لتقليل فقد الحرارة في أقرب مكان ممكن من التركيب.اعتمادًا على الظروف ، يتم تنظيم الدوران الطبيعي أو القسري لسائل التبريد. في الحالة الأخيرة ، يتم استخدام جهاز التحكم مع مستشعر درجة الحرارة المدمج في أنبوب المخرج. سيتم تشغيل ضخ سائل العمل على طول الدائرة عندما تصل درجة حرارته إلى القيمة المبرمجة.

يتم ملء نظام التشغيل الموسمي بالمياه ، بينما يتطلب استخدام سخان المياه الشمسي على مدار العام استخدام سائل مضاد للتجمد. الخيار المثالي هو مضاد خاص للتجمد لأنظمة الطاقة الشمسية ، ولكن لتوفير المال ، تُستخدم أيضًا السوائل المخصصة لمشعات السيارات أو أنظمة التدفئة المنزلية.

فيديو: سخان المياه بالطاقة الشمسية افعل ذلك بنفسك

بناء مجمع الطاقة الشمسية ليس فقط نشاطًا مثيرًا للاهتمام ومثيرًا. سيوفر سخان المياه بالطاقة الشمسية ميزانية عائلتك وسيثبت أنه يمكنك حماية البيئة ليس فقط بالكلمات ، ولكن أيضًا في الأعمال الحقيقية.

بفضل هواياتي المتنوعة ، أكتب في مواضيع مختلفة ، لكن مفضلاتي هي الهندسة والتكنولوجيا والبناء. ربما لأنني أعرف الكثير من الفروق الدقيقة في هذه المجالات ، ليس فقط من الناحية النظرية ، نتيجة الدراسة في إحدى الجامعات التقنية ومدرسة الدراسات العليا ، ولكن أيضًا من الناحية العملية ، حيث أحاول أن أفعل كل شيء بيدي.

في هذه المقالة سوف نتحدث عن اختراع للبشرية مثل سخان المياه بالطاقة الشمسية ، وسوف نصنعه بأيدينا ، وسوف نتعلم كيفية استخدامه. لكن أولاً ، دعنا نتحدث عن سبب أهمية هذا الجهاز في عصرنا.

لا يرغب العديد من مالكي الأكواخ والمنازل الريفية في الاستحمام فقط بالماء الساخن. من المستحيل تخيل حياة الإنسان بشكل عام بدون وسائل الراحة مثل الماء الساخن. محظوظون هم أولئك الذين لديهم خط أنابيب غاز ليس بعيدًا عن منازلهم ولديهم فرصة لإدخال الغاز إلى المنزل ، وكذلك أولئك الذين يتصل منزلهم بمصدر إمداد المياه الساخنة المركزي.

ولكن ماذا لو كنت تعيش في قرية وليس لديك غاز ولا تدفئة مركزية؟ هل سيساعد البرميل البدائي الموجود على سطح إطار حجرة الاستحمام في الفناء؟ بالطبع ، يتم بناء بيوت الغلايات في القرى الكبيرة. لكن هذا ليس مفيدًا دائمًا للرجل العادي. الوقود الذي تستهلكه مكلف للغاية. وبالتالي ، فإن الدفع مقابل الماء الساخن لن يكون رخيصًا.

لا توجد طرق مسدودة في الحياة العصرية ، وهناك دائمًا طريقة للخروج. يمكنك الحصول على الماء الساخن ليس فقط في الصيف الحار. الخريف الغائم والربيع البارد سيعطي حرارته للسخانات الشمسية. ولا يتعين عليك دفع المزيد مقابل ذلك. بعد قراءة التعليمات خطوة بخطوة حول كيفية صنع سخان المياه بالطاقة الشمسية بيديك وشراء المواد اللازمة ، يمكنك بسهولة صنع هذا الجهاز.

أنواع مختلفة من السخانات

بادئ ذي بدء ، دعنا نتعرف على أنواع سخانات المياه ، والتي ستساعد على فهم ما تعتمد عليه كفاءتها.

تنقسم أنظمة تسخين المياه بالشمس إلى نوعين - التخزين والتدفق. ولكن ، إذا أخذنا في الاعتبار بمزيد من التفصيل ، يمكننا ملاحظة:

• سخانات المياه الثابتة. في هذا النظام ، هناك مكياج دوري (دوري) من الماء.
• سخان شمسي ذلك يحدث دوران الماء بشكل طبيعي. تمر أشعة الشمس عبر المجمع. تعطي الشمس دفئها الواهب للحياة. تعمل الطاقة الحرارية على تسخين الماء.
  ما يسمى ب تأثير الحرارة. يتم دفع الماء البارد للخارج بواسطة الماء الساخن ويتحرك بشكل طبيعي إلى مكان التسخين. في هذا التصميم ، المضخة غير مطلوبة على الإطلاق.
• السخان الشمسي الذي تصميمه مضخة متصلة. بسبب تشغيل المضخة ، يتم إجبار دوران الماء في هذا النظام.

اعتمادًا على الحالة والمواد المتاحة ، يمكنك عمل سخان مياه شمسي من التصميم المطلوب.

تصميم ومبدأ العملية

سخان المياه بالطاقة الشمسية ، باستخدام مبدأ "تأثير الاحتباس الحراري" - التصميم بسيط للغاية. إن avankamera ، واثنين من المجمعات ، ومحرك - هذه هي دائرة السخان بأكملها. يتم شراء بعض عناصر السخان الشمسي من متاجر متخصصة ، ولكن يمكن العثور عليها في الخردة المعدنية.

غالبًا ما يكون المركب عبارة عن برميل فولاذي بحجم 200 لتر. سيساعد العزل الحراري للبرميل في الحفاظ على الماء دافئًا لفترة طويلة. لذلك ، ضع البرميل في صندوق خشبي ، وفي الفجوات الفارغة المتبقية على الجانبين ، من الضروري وضع مادة عازلة للحرارة.

إرشادات خطوة بخطوة لإنشاء سخان مياه

لذلك ، حان الوقت لوصف خطوة بخطوة كيفية صنع سخان مياه شمسي بيديك:

1. تحتاج أولاً إلى حفر حفرة في الجانب السفلي.
2. بعد ذلك ، قم بتثبيت أنبوب المخرج.
3. يجب تثبيت صمام الإغلاق في هذا الأنبوب الفرعي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك تركيب فوهة على شكل دش.
4. ثم تحتاج إلى قطع ثقب في الجانب العلوي من الخزان.
5. احسب وصنع غطاء بحجم ، والذي يمكن أن يكون بأي تصميم ، الشيء الرئيسي هو أن الحطام لا يدخل الماء.
6. في الخارج ، تم طلاء الخزان بطلاء غامق بحيث تبقى الحرارة بالداخل لفترة أطول.
7. بعد ذلك ، يجب توصيل الخزان بمصدر إمداد المياه لتزويده بالماء البارد ، الأمر الذي قد يتطلب ثقوبًا إضافية في الخزان. يجب أن يكون هناك أيضًا أنبوب من الخزان يعيد الماء الساخن. يجب أن يكون هناك إمساك في كل مكان.

مبدأ تشغيل سخان المياه هذا بسيط: افتح الصمام ، ويمتلئ الخزان ، ثم أغلق الصمام.

نصنع جامع بأيدينا

المجمع عبارة عن مشعاع أنبوبي يتم تجميعه من أنابيب فولاذية. لإنشاء مثل هذا الجهاز ، تحتاج إلى المواد التالية:

• مانع التسرب؛
• صفائح من النحاس
• أنبوب نحاسي أو صلب
• أنابيب كبيرة
• العزل في لفات
• الزجاج (النافذة مناسبة) ؛
• ركن؛
• المقابس والبراغي والتجهيزات والمسامير.
• الطلاء الداكن والأبيض.

عادة ما يكون محاطًا بصندوق خشبي ، ومن ناحية ، يتكون هذا الصندوق من الزجاج. يتم وضع العزل الحراري في الجزء السفلي ، ويتم تثبيت لوح معدني مجلفن في الأعلى. يتم طلاءها وأنابيب التجميع باللون الأسود ، ولكن الجوانب الخارجية ، على العكس من ذلك ، تحتاج إلى طلاء باللون الأبيض ، مما يمنع فقدان الحرارة (الإشعاع الحراري).

افعل ذلك بنفسك مخطط سخان المياه بالطاقة الشمسية للمسبح والمنزل

من المعقول وضع مجمّع تسخين المياه على سطح حظيرة أو منزل ، ويفضل أن يكون على جانبه الجنوبي. الزاوية الموصى بها هي 30-40 درجة بالنسبة للأفق. في هذا التثبيت ، يتم تخزين الطاقة الحرارية "الملتقطة" لفترة طويلة (متراكمة).

إنشاء أفانكاميرا

تعمل الحجرة الأمامية على خلق ضغط زائد في النظام الهيدروليكي (ضمن 80-100 سم من عمود الماء). إنه مصنوع من إناء مناسب ، على سبيل المثال ، من علبة حليب (40 لتر). يتيح جهاز التغذية للحجرة الأمامية أن تعمل في الوضع التلقائي. هنا ، وجد صمام عوامة عادي تطبيقه ، والذي يستخدم على نطاق واسع في خزانات الصرف.

يتم تثبيت غرفة الانتظار بحيث يكون مستوى الماء في الخزان أقل بمقدار 0.8-1 متر عنه فيه. قبل تثبيت غرفة الشاحنة ومحرك الأقراص في العلية ، تأكد من التأكد من أن الأسقف قوية ، لأن كتلة الماء يمكن أن تكون كبيرة جدًا.

نظام سخان المياه الشمسي هذا فعال للغاية ، وكفاءته عالية جدًا.

تعليمات الفيديو

إذا تمكنت من زيارة البلدان الجنوبية ، فمن المؤكد أنك لاحظت غالبًا هياكل تقف على أسطح المنازل. وأوضح المرشدون أن هذه ألواح شمسية لتسخين المياه وتدفئة المنزل. سواء في الخارج أو في بلدنا ، فإن السكان التقدميين يدافعون عنهم مصادر طاقه بديله. يعد سخان المياه الذي يعمل بالطاقة الشمسية أحد هذه الاختراعات الناجحة التي يمكنها العمل بشكل كامل حتى في فصل الشتاء.

الشمس هي مصدر قوي للغاية ، والأهم من ذلك ، مصدر لا نهاية له من الطاقة الحرارية. لا أحد يأخذ المال مقابل استخدامه ، وبالتالي يجدر التفكير في كيفية استخدام هذه الميزة لمصلحتك الخاصة. يمكن أن تكلف ضرائب المصنع على سخانات المياه بالطاقة الشمسية الكثير. إذا فهمت مبدأ تشغيل مثل هذا الجهاز ، فيمكنك فعل شيء مشابه بيديك. على الرغم من وجود العديد من الأمثلة على مثل هذا الجهاز في الواقع.

خيار المصنع

قبل أن تفهم كيفية صنع سخان مياه شمسي بيديك ، يجب أن يكون لديك فكرة عن مبدأ تشغيل هذه الوحدة. يمكنك تفكيك التصميم بالتشابه مع سخان المياه الشمسي.

1. في المظهر ، تشبه الوحدة بطارية يتم تجميعها من مكونات فردية. العناصر الموجودة فيه ممثلة بأنابيب مصنوعة من زجاج الكوارتزمثل المصابيح المعروفة. هذه المادة هي القادرة على تمرير الموجات فوق البنفسجية (التي لا يستطيع الزجاج العادي تمريرها). تتيح لك هذه القدرة تحويل الطاقة الشمسية حتى في المواسم غير الشمسية.
2. داخل كل من هذه الأنابيب مخبأ آخر - أسود بمادة ( هيئة العمل) ، والتي سوف تتبخر في ظل ظروف درجة حرارة معينة.
3. داخل الأنابيب فراغ مطلق- هذا يمنع فقدان الحرارة.
4. نهايات كل جزء من هذه الأجزاء مغمورة في مشعب خاصمن خلالها يتدفق الماء الساخن.

كيف يعمل الجهاز

يتم عمل هذه الفكرة بأكملها وفقًا للخوارزمية التالية:

1. تقوم أشعة الشمس بتحويل السائل العامل إلى مادة بخارالذي يرتفع إلى أعلى القارورة.
2. سيتم تسخين تدفق المياه عبر الجدار بواسطة الطاقة الحرارية التي يعطيها مائع العمل.
3. بعد أن أنجزت مهمتها ، يتحول البخار مرة أخرى إلى سائل ويتدفق إلى أسفل ، حيث يتكرر كل شيء بأمان.
4. يتم توصيل سخان المياه القياسي لتخزين الطاقة الشمسية بملف يؤدي إلى غلاية نظام تدفئة المنزل بالكامل.

خيارات نقل الحرارة الأخرى

من الواضح أنك في الحالة المذكورة أعلاه لن تظهر أي مبادرة. ومع ذلك ، هناك خيار آخر لمرجل يعمل بالطاقة الشمسية بدون ضغط. هنا نقل الحرارة مباشر: يتم وضع ملف نحاسي في علبة مستطيلة. ثم يتصل بخزان التخزين. سوف يدور الماء هنا بطريقة طبيعية ويتم تسخينه على الفور من أشعة الشمس ، مما يزيد من الدفء والمحتويات العامة لخزان التخزين بأكمله. يتم ضغط أنبوب السربنتين في صفيحة معدنية داكنة اللون. لديها حماية إضافية ضد هطول الأمطار مع الزجاج المتين.

هناك أيضًا عيوب هنا - مثل هذا التصميم لن يعمل بشكل جيد إلا في الطقس المشمس الصافي.

أخيرًا ، يمكنك ببساطة توصيل الألواح الشمسية بسخان المياه التقليدي. تبين أن مثل هذا التصميم مكلف للغاية في التنفيذ ، ولكن يمكن أن يعمل على مدار السنة.

سخانات المياه بالطاقة الشمسية محلية الصنع

إن الرغبة في اتباع نهج صديق للبيئة للتدفئة المنزلية أمر يستحق الثناء - خاصة وأنك تستطيع إنشاء مثل هذا النظام بيديك. ضع في اعتبارك خيارات مثيرة للاهتمام للتنفيذ العملي لمثل هذه الهياكل ، ومدى فعالية سخانات المياه بالطاقة الشمسية محلية الصنع.

سخان مياه شمسي بسيط

الحل البسيط هو تركيب خزان أسود واحد (كحد أقصى اثنين) على سطح المنزل.يتم توصيل مصدر مياه منزلي بهم - مما يعني أنه مع أشعة الشمس الجيدة ، سيتدفق الماء الدافئ على الفور إلى غرفة الاستحمام (في الصيف ، في الحرارة ، ستحدث التدفئة بسرعة).

غلاية شمسية بسيطة أخرى مصنوعة من حوض ضحل مملوء بالماء ،وهو مغطى بغطاء شفاف. يتضمن هذا المخطط أيضًا مكونات السباكة التالية:

• أنبوب يتدفق من خلاله الماء البارد ؛
• أنبوب الفائض
• تفاصيل الصمام
• منفذ الماء الساخن.

في كلتا الحالتين ، هناك عيوب كبيرة:

1. عدم كفاءة خزان بسيط مع السحب.
2. يجب ملء حوض السخان كل صباح بتغطيته. عندما تكون الشمس مخفية خلف السحب ، يجب تقييم درجة حرارة الماء وتصريفها لاستخدامها مرة أخرى.
3. الجهاز المسطح مثل الحوض الصغير سيء لأنه مطلوب ابق أفقي. نحن لا نعيش في المناطق الاستوائية ، مما يعني أنه في الشتاء تشرق الشمس عالياً فوق الأفق ، ستنخفض كفاءة هذا الجهاز.

يعتبر توفير تثبيت إضافي لجهاز التجميع أكثر فاعلية ، وإن كان ، مرة أخرى ، عصامي.بعد تحديد أبعاد المشتت الحراري ، من الضروري عمل مسكن حيث يتم وضع الملف. مناسب قضية العزل الحراري- هذا هو السبب في أن حالة الملف من الأفضل صنعها من الخشب. النقطة الثانية هي عزل الجدار الخلفي (يفضل باستخدام الرغوة).

كيفية تجميع جهاز استقبال الحرارة

يمكن صنع أبسط سخان مياه بالطاقة الشمسية بيديك وفقًا لمخطط المكونات التالية:

• خزان؛
• قدرة المكياج
• جامع.

ينصح الخبراء بعدم تثبيت مضخة منفصلة - يجب أن يكون الماء تنتشر بشكل طبيعي. ولكن لتحقيق ذلك ، يجب تركيب الخزان فوق المشتت الحراري وخزان المكياج - فوق خزان التخزين. توصية جيدة أخرى هي عزل الخزان بالماء الساخن. أي مادة في القوائم ستعمل هنا.

للعمل في وضع مستقل (عندما لا تضطر إلى إعادة التعبئة والتعديل) ، من الأفضل التثبيت صمام عوامةفي الخزان الثاني. سيتفاعل هذا العنصر مع مستوى الماء المتساقط. من الضروري إحضار أنبوب ماء إلى أنبوبه الفرعي. ماذا ستعطي؟ عندما يتم استهلاك محتويات الخزان الرئيسي ، سيتم توفير الماء البارد لمنطقته السفلية.

ومع ذلك ، يجب ألا ننسى تركيب أنبوب آخر - رأسي: فهو سيطلق الهواء. لذلك ، يجب أيضًا رفع هذا الجزء إلى ارتفاع أكبر.

كيفية اختيار المادة المناسبة

هناك خيارات مصادر مختلفة يمكنك من خلالها عمل مبادل حراري. بينهم:

• أنابيب النحاس؛
• أنابيب بوليمر سوداء
• أقسام مشعات الصلب المسطحة ؛
• أنابيب الألمنيوم
• خرطوم مطاطي أسود
• مبادل حراري متبقي من ثلاجة قديمة.

ماذا يجب أن يكون سطح التبادل الحراري لمثل هذا الملف؟ في حالة ما اذا مشعات الصلبيجب أن يؤخذ حجمها في الاعتبار ، ومع ذلك ، من أجل عدم زيادة وزن العلبة ، لا يتم تثبيت أكثر من لوحتين. مع المواد الأخرى ، يجب حساب كل شيء على الفور.

يمكن صنع الجسم من الخشب الرقائقي والألواح الخشبية. على الجانب الأمامي ، يجدر استخدام مادة البولي كربونات المتينة والشفافة ، والتي لن تبدو أسوأ من الزجاج. خزان التخزين نفسه مصنوع من مادة ورقة. سيكون من الأفضل شراء حاوية جاهزة. يوصى باستخدامه كأنابيب توصيل البوليمر(مناسب تمامًا من المعدن والبلاستيك).

ملامح سخانات المياه بالطاقة الشمسية محلية الصنع

مزايا المرجل الذي يعمل بأيديهم واضحة:

• العمل بأحمال كاملة لأقصى فترة ممكنة ؛
• عائد الاستثمار الأولي في المواد ؛
• اقتصاد الوقود؛
• المنتج جاهز للاستخدام على الفور.

ومع ذلك ، ستتحول كل هذه الجوانب إلى جوانب إيجابية إذا تم استيفاء شروط مهمة.

1. الإعداد الدقيق لمعلمات الجهاز. يجب أن تقارب الحمولة المحسوبة المدخول اليومي القياسي.
2. لضمان الحمل المستمر على مصدر الماء الساخن ، يمكنك التثبيت سخان اضافي. يوصى بتشغيله إذا لم توفر الطاقة الشمسية الحمل المطلوب. هذا العنصر ضروري للقضاء على الاختلاف في درجة حرارة الماء.
3. التوزيع الصحيح للحمل مهم ، ومن بين معالمه تنظيم معدل تدفق المياه.
4. إذا لم يكن من المخطط استهلاك الماء على الفور ، فإن الخزان يحتاج عزل حراري إضافي. تنطبق النقطة الأخيرة أيضًا على الأيام الملبدة بالغيوم (يجب توفير سمك العزل الحراري أكثر).
5. يجب أن يزيد طلاء المشتت الحراري من قدرته على الامتصاص (يمكن عمل أبسطها بالطلاء الأسود ، ومن الأفضل تطبيق انتقائي).
6. يجب أن يحتفظ الخزان بكمية من الماء الساخن لمدة يومين.
7. يجب أن تكون الأنابيب المؤدية من المجمع إلى الخزان قصيرة قدر الإمكان ومعزولة جيدًا للحفاظ على اختلاف درجات الحرارة.
8. يجب وضع أنبوب إمداد الماء البارد للمجمع في أسفل الخزان. الماء الساخن ، على العكس من ذلك ، يرتفع. فوق فتحة خروج الماء الساخن من النظام ، يجب أن يكون هناك مساحة لإمدادها.
9. الآن حول تركيب الخزان: إذا قمت بذلك في المبنى ، فسيتم تقليل فقد الحرارة بشكل كبير. حتى لو كانوا كذلك ، فسوف يذهبون إلى البيئة المنزلية ، وليس في الهواء. هنا ، على سبيل المثال ، العلية مناسبة. في تركيب نظام السقفمن المهم توجيه المجمع إلى الجنوب وإمالته بزاوية من خط العرض المحلي (سيؤدي ذلك إلى زيادة كفاءة العمل طوال العام). ستكون أفضل زاوية هي 60 درجة في الشتاء و 30 درجة في الصيف ، ومن الأفضل عمليًا إعطاء 45 درجة على الفور.
10. يجب أن يكون هيكل المنزل جاهزًا لتحمل حمولة الخزان الكامل.
11. ونقطة أخرى مهمة: كيف نمنع النظام من التجمد في المناخات الباردة؟ من الممكن استخدامه غطاء عازل قابل للإزالة، قم بتركيب مصرف ماء أو وضع محلول مضاد للتجمد في الماء. اكتسب الخيار الأخير شعبية - فقط في هذه الحالة يتم سكبه في ملف حلزوني ، من خلال الجدران التي يحدث فيها انتقال الحرارة.

سيؤدي استخدام سخان المياه الشمسي إلى تقليل تكاليف الوقود بشكل كبير وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. يمكنك تجميع نظام مماثل بيديك - في حين أنه من المهم أن يكون لديك الحد الأدنى من المعرفة في مجال تركيبات السباكة والالتزام بجميع التوصيات المذكورة أعلاه.

يشجع ارتفاع تكلفة مصادر الطاقة التقليدية أصحاب المنازل الخاصة على البحث عن خيارات بديلة لتدفئة المساكن وتسخين المياه. موافق ، سيلعب المكون المالي للقضية دورًا مهمًا في اختيار نظام التدفئة.

يعد تحويل الإشعاع الشمسي من أكثر الطرق الواعدة لتوفير الطاقة. لهذا ، يتم استخدام أنظمة الطاقة الشمسية. لن يكون من الصعب فهم مبدأ أجهزتهم وآلية التشغيل ، وإنشاء مجمع شمسي للتدفئة بيديك.

سنخبرك بميزات تصميم أنظمة الطاقة الشمسية ، ونقدم مخطط تجميع بسيطًا ونصف المواد التي يمكن استخدامها. مراحل العمل مصحوبة بصور مرئية ، والمواد تكملها مقاطع فيديو حول إنشاء وتكليف جامع عصامي.

أنظمة الطاقة الشمسية الحديثة هي أحد أنظمة إنتاج الحرارة. يتم استخدامها كمعدات تدفئة إضافية تحول الإشعاع الشمسي إلى طاقة مفيدة لأصحاب المنازل.

إنهم قادرون على توفير إمدادات المياه الساخنة والتدفئة بشكل كامل في موسم البرد فقط في المناطق الجنوبية. وبعد ذلك ، إذا كانوا يشغلون مساحة كبيرة بدرجة كافية ويتم تثبيتها في مناطق مفتوحة غير مظللة بالأشجار.

على الرغم من العدد الكبير من الأصناف ، فإن مبدأ عملهم هو نفسه. أي واحد عبارة عن دائرة بترتيب تسلسلي للأجهزة ، سواء كانت تزود الطاقة الحرارية وتنقلها إلى المستهلك.

عناصر العمل الرئيسية هي أو مجمعات الطاقة الشمسية. تعد التقنية الموجودة على لوحات التصوير أكثر تعقيدًا إلى حد ما من تلك الموجودة في المجمع الأنبوبي.

في هذه المقالة سننظر في الخيار الثاني - نظام تجميع الطاقة الشمسية.

لا تزال مجمعات الطاقة الشمسية تعمل كمورد إضافي للطاقة. من الخطورة تحويل تدفئة المنزل بالكامل إلى النظام الشمسي بسبب عدم القدرة على التنبؤ بعدد واضح من الأيام المشمسة

المجمعات عبارة عن نظام من الأنابيب المتصلة في سلسلة بخطوط مخرج ومدخل أو موضوعة على شكل ملف. يتم تدوير الماء الفني أو تدفق الهواء أو خليط من الماء مع أي سائل غير متجمد عبر الأنابيب.

يتم تحفيز الدورة الدموية عن طريق الظواهر الفيزيائية: التبخر ، والتغيرات في الضغط والكثافة من الانتقال من حالة التجميع إلى حالة أخرى ، إلخ.

يتم جمع وتراكم الطاقة الشمسية بواسطة الماصات. هذه إما لوحة معدنية صلبة ذات سطح خارجي أسود ، أو نظام من الألواح الفردية المتصلة بالأنابيب.

لتصنيع الجزء العلوي من السكن ، يتم استخدام الغطاء والمواد ذات القدرة العالية على نقل تدفق الضوء. يمكن أن يكون زجاج شبكي ، ومواد بوليمرية مماثلة ، وأنواع صلبة من الزجاج التقليدي.

من أجل القضاء على فقد الطاقة من الجزء الخلفي من الجهاز ، يتم وضع العزل الحراري في الصندوق

يجب القول أن المواد البوليمرية لا تتحمل تأثير الأشعة فوق البنفسجية بشكل جيد. تتمتع جميع أنواع البلاستيك بمعامل تمدد حراري مرتفع نسبيًا ، مما يؤدي غالبًا إلى إزالة الضغط عن الهيكل. لذلك ، يجب أن يكون استخدام هذه المواد لتصنيع مساكن المجمع محدودًا.

لا يمكن استخدام الماء كوسيلة للتدفئة إلا في الأنظمة المصممة لتوفير حرارة إضافية في فترة الخريف / الربيع. إذا تم التخطيط لاستخدام النظام الشمسي على مدار العام ، قبل أول موجة برد ، يتم تغيير مياه المعالجة إلى مزيج منها مع مادة مانعة للتجمد.

إذا تم تركيب مجمّع شمسي لتدفئة مبنى صغير غير متصل بالتدفئة المستقلة للمنزل الريفي أو بالشبكات المركزية ، يتم إنشاء نظام بسيط أحادي الدائرة مع جهاز تدفئة في بدايته.

لا تشمل السلسلة مضخات الدوران وأجهزة التسخين. المخطط بسيط للغاية ، لكنه لا يعمل إلا في الصيف المشمس.

عندما يتم تضمين المجمع في هيكل تقني مزدوج الدائرة ، يكون كل شيء أكثر تعقيدًا ، ولكن يتم زيادة نطاق الأيام المناسبة للاستخدام بشكل كبير. يقوم المجمع بمعالجة كفاف واحد فقط. يتم تعيين الحمولة السائدة لوحدة التدفئة الرئيسية ، التي تعمل بالكهرباء أو أي نوع من الوقود.

اخترع الحرفيون المنزليون خيارًا أرخص - مبادل حراري حلزوني مصنوع من.

حل الميزانية المثير للاهتمام هو امتصاص النظام الشمسي المصنوع من أنبوب بوليمر مرن. تستخدم التركيبات المناسبة لتوصيل الأجهزة في المدخل والمخرج.اختيار الوسائل المرتجلة التي يمكن من خلالها صنع مبادل حراري لتجميع الطاقة الشمسية واسع للغاية. يمكن أن يكون المبادل الحراري لثلاجة قديمة ، وأنابيب مياه من البولي إيثيلين ، ومشعات ذات ألواح فولاذية ، إلخ.

معيار مهم للكفاءة هو التوصيل الحراري للمادة التي يتكون منها المبادل الحراري.

النحاس هو الخيار الأفضل للتصنيع الذاتي. الموصلية الحرارية لها 394 واط / متر مربع. بالنسبة للألمنيوم ، تتراوح هذه المعلمة من 202 إلى 236 واط / متر مربع.

ومع ذلك ، فإن الاختلاف الكبير في معلمات التوصيل الحراري بين أنابيب النحاس والبولي بروبيلين لا يعني على الإطلاق أن المبادل الحراري مع الأنابيب النحاسية سينتج كميات أكبر بمئات المرات من الماء الساخن.

في ظل ظروف متساوية ، سيكون أداء المبادل الحراري المصنوع من الأنابيب النحاسية أكثر كفاءة بنسبة 20٪ من أداء خيارات المعدن والبلاستيك. لذلك فإن المبادلات الحرارية المصنوعة من أنابيب البوليمر لها الحق في الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الخيارات أرخص بكثير.

بغض النظر عن مادة الأنبوب ، يجب أن تكون جميع الوصلات ، الملحومة والمترابطة ، ضيقة. يمكن ترتيب الأنابيب بالتوازي مع بعضها البعض وفي شكل ملف.

تقلل الدائرة من نوع الملف من عدد الوصلات - وهذا يقلل من احتمالية التسرب ويوفر حركة أكثر اتساقًا لتدفق المبرد.

الجزء العلوي من الصندوق ، حيث يوجد المبادل الحراري ، مغطى بالزجاج. بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام المواد الحديثة ، مثل نظير أكريليك أو بولي كربونات متجانسة. قد لا تكون المادة الشفافة ناعمة ، ولكنها مموجة أو غير لامعة.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

عملية تصنيع المجمع الشمسي الأولي:

كيفية تجميع وتشغيل نظام شمسي:

بطبيعة الحال ، لن يتمكن المجمّع الشمسي العصامي من التنافس مع النماذج الصناعية. باستخدام المواد الخردة ، من الصعب جدًا تحقيق الكفاءة العالية التي تتمتع بها التصاميم الصناعية. لكن التكاليف المالية ستكون أقل بكثير مقارنة بشراء المنشآت الجاهزة.