Что представляет собой солнечный воздушный коллектор и его устройство?
При упоминании солнечного коллектора многие сразу думают об обычных жидкостных плоских устройствах. В них энергия солнечного излучения преобразуется в тепловую, и передаётся теплоносителю. В роли последнего выступает антифриза или обычная вода. Их часто можно встретить на фасадах и крышах частных домов в южных регионах. Однако есть воздушный солнечный коллектор, о котором пойдёт речь сегодня. Эти устройства распространены значительно меньше, но они имеют неплохую эффективность и могут удачно использоваться для определённых целей. Кроме того, конструкция воздушных коллекторов проще, чем у жидкостных. А также они дешевле и безопаснее. Всё это способствует тому, что такие коллекторы многие изготавливают самостоятельно, хотя есть и много фабричных решений. От солнечных батарей коллекторы отличаются тем, что они сразу отдают полученную энергию на полезную работу (отопление), а не накапливают её. Сегодня мы поговорим об устройстве воздушных коллекторов и их разновидностях.
Содержание статьи
Как работает воздушный солнечный коллектор и его особенности?
Можно сказать, что воздушный солнечный коллектор является одной из самых простых конструкций, которые используются для преобразования энергии солнца. Практически все знают, что такое теплица. Солнечное излучение проникает через прозрачное покрытие (стекло, поликарбонат и т. п.) и удерживается в замкнутом пространстве. Для циркуляции воздуха в коллекторе может использоваться ещё одно физическое явление. Нагретый воздух легче холодного. Он поднимается наверх, что обеспечивает его движение в коллекторе. Но часто в них устанавливается принудительное вентилирование.
Схема работы воздушного солнечного коллектора
Проще говоря, в воздушный коллектор попадает холодных воздух, а выходит нагретый. Степень нагрева может существенно отличаться в разных типах устройств и в зависимости от климата, где используется коллектор. Наиболее простым вариантом является плоский абсорбер. В его конструкции присутствует поглощающая панель, трубки и вентилятор, если коллектор выполняется с принудительной вентиляцией. Конструкция устанавливается на стену помещения, которое будет обогреваться. Затем делает вход и выход патрубков в здание и подключение к системе вентиляции. Используя трубы можно провести обогрев по всем помещениям в доме. Но для этого потребуется мощный коллектор большой площади.
Поглощающая схема коллектора представлена абсорбером, теплоизоляцией, покрытием, пропускающим свет. Эти элементы размещаются в коробе. Для сохранения тепла боковые стенки и заднюю часть утепляют теплоизоляцией. На теплоизоляционный слой укладывается абсорбер, который часто выполняется из металла (алюминий, медь). Его красят чёрной матовой краской, которая позволяет собирать максимальное количество солнечного излучения. Определяющим свойством абсорбера является теплопроводность.
Заключительный этап – создание прозрачного защитного покрытия. В качестве покрытия используется стекло, прозрачный пластик, поликарбонат. Именно поликарбонат использую чаще всего те, кто делает воздушный коллектор своими руками. Он дешевле и не сильно уступает по эффективности стеклу. После этого остаётся только подключить входной и выходной патрубки, через который будет подводиться и выходить воздух.
Конструкция воздушного солнечного коллектора
Если нет принудительной вентиляции, то воздух может циркулировать под действием естественных процессов. Нагретый воздух идёт вверх, а холодный вниз. Однако такое исполнение встречается редко. Ведь при медленном движении воздуха происходят большие потери тепла. Поэтому в большинстве случаев в трубопровод системы врезается вентилятор, который увеличивает скорость циркуляции и уменьшает потери тепла. Конечно, появляются дополнительные затраты на электроэнергию для питания вентилятора.
Стоит сразу понять, что теплопроводность воздуха значительно ниже воды. То есть, по эффективности воздушный коллектор значительно уступает жидкостному. Все стыки и соединения должны быть тщательно изолированы, чтобы избежать потерь тепла. Лучше всегда размещать воздушный коллектор на стене здания. Если вы его установите отдельно, то потери на трубах будут существенно снижать эффективность установки.
При всех своих недочётах воздушный коллектор отлично подходит для того, чтобы подогревать воздух в помещении при разнице снаружи и внутри не более 15─17 градусов. Если требуется подогревать сильнее, то лучше использовать жидкостной аппарат. Чаще всего солнечные коллекторы с воздушным энергоносителем используются в различных установках для сушки овощей в сельском хозяйстве. Реже они применяются в системах рекуперации воздуха. И довольно часто их можно встретить в частном секторе для отопления дома. Воздушные модели не могут заменить жидкостные коллекторы, но при определённых условиях способны снизить расходы на «коммуналку».
Вернуться к содержанию
Преимущества и недостатки воздушных коллекторов
Преимущества воздушных коллекторов:
- Простота;
- Дешевизна;
- Эффективны при использовании в системах сушки.
Недостатки:
- низкий КПД;
- низкая теплоёмкость воздуха (это приводит к увеличению габаритов таких установок);
- для увеличения эффективности приходится интегрировать коллектор в обогреваемого помещения.
Вернуться к содержанию
Варианты исполнения воздушных коллекторов
Технология в общем виде
Короб с абсорбером всегда устанавливается на южной стороне строения, на фасаде или на крыше. Габариты выбираются в зависимости от объёма отапливаемого помещения. В принципе, размер ограничен только габаритами самой стены помещения и финансовыми возможностями. Первым делом изготавливается каркас коллектора. Можно использовать брус или доски.
Если делаете из досок, то каркас всё равно придётся усилить брусом. Перекрытия из бруса нужно сделать по длине корпуса из расчёт 1 на 1─1,5 метра. Без этого не будет достигнута прочность конструкции. При использовании стекла или стеклопакета в качестве покрытия каркас нужно упрочнить обязательно. Иначе стекло долго не проживёт.
Корпус для воздушного солнечного коллектора
После изготовления корпус закрепляется на стене дома. Все щели, которые имеются между корпусом и стеной изолируются монтажной пеной. По боковым сторонам делаются входное и выходное отверстия для подачи и отвода воздуха. Патрубки от них должны сразу входить в дом, а отрезок снаружи нужно обмотать теплоизоляцией.
Что касается абсорбера, то можно встретить разные варианты. Некоторые из них будут описаны ниже. Лучше всего на эту роль подходит сетка из металла. Хорошую эффективность даёт использование перфорированных металлических листов. На роль металла лучше всего подходит алюминий, поскольку имеет высокую теплопроводность и умеренную стоимость. Нагрев будет зависеть и от площади сетки или пластины. Чем она больше, тем лучше будет нагреваться воздух. Но многие из нас имеют ограниченные финансовые возможности и такую роскошь, как алюминиевая сетка может позволить не каждый. Так, что в большинстве случаев используется простая металлическая сетка. Поверхность абсорбера покрывается чёрной матовой краской для увеличения селективных свойств.
На отверстия нужно сделать клапан, чтобы в холодное время года обратно в помещение не поступал холодный воздух. Для этой цели можно использовать кусок полиэтилена, который крепится на отверстии за верхнюю часть. Кроме того, необходимо на входе в коллектор установить мелкую сетку, выполняющую роль фильтра. Это защита от падания пыли и грязи. Если этого не сделать, стекло или поликарбонат быстро загрязнятся и пропускание солнечных лучей (значит, и КПД) значительно ухудшится. Периодически сетку нужно промывать, чтобы устранять пыль, и поддерживать пропускную способность на нормальном уровне.
Абсорбер воздушного солнечного коллектора
Потом нужно установить прозрачный защитный слой. Это может быть закалённое стекло, разные виды поликарбоната, прозрачный шифер, стеклопакет или что-то другое. Главное, не забыть, что короб солнечного коллектора должен быть герметичным, и надёжно заделать все щели. Стеклопакет подойдёт лучше всего, но он стоит гораздо дороже, зато есть разные виды более доступного поликарбоната. По такой схеме можно сделать своими руками обогрев курятника или любого другого хозяйственного строения.
Потом устанавливается защитный слой на верхнюю часть солнечного коллектора. Если используется стекло, то оно должно быть закалённым. А также применяют прозрачный шифер, стеклопакеты, поликарбонат. Чтобы короб был герметичен, нужно все швы заделать герметиком. В результате можно изготовить просто воздушный коллектор для обогрева хозяйственных построек или помещения в доме.
Вернуться к содержанию
С использованием водосточных труб
Подобные солнечные коллекторы располагают на всю стену обогреваемого помещения. Осенью и весной такая установка позволяет существенно экономить на тепловом отоплении. Материалы подбираются с учётом габаритов. Каркас выполняется их досок, усиленных брусом, а задняя стенка из влагостойкой фанеры. Лучше взять толщиной не менее 10 мм. Абсорбер изготавливается из водосточных труб. Хорошо, если они будут прямоугольной формы. В качестве подложки берётся тонкий алюминиевый лист. Минеральная вата идёт на утепление задней стенки, а пенополистрол – на боковые стенки корпуса.
Воздушный коллектор из водосточных труб
В целом порядок сборки коллектора из водосточных труб ничем особенно не отличается от стандартной технологии, описанной выше. Сначала изготавливается деревянный корпус в виде открытого ящика. Его глубина должна быть на 2─3 сантиметра выше диаметра труб. После изоляции задней и боковых поверхностей, на дно укладывается минеральная вата. Она накрывается алюминиевым листом и к нему монтажной лентой и саморезами прикрепляются трубы. Длина водосточных труб должна быть такой, чтобы от одного из торцов они заканчивались на расстоянии 20 сантиметров. Их края фиксируются перегородкой из дерева с вырезами под трубы. Входное и выходное отверстие располагаем с одной стороны, а с противоположной делаем перегородки, которые будут разграничивать воздушные потоки.
После монтажа все внутренности воздушного коллектора окрашиваем в чёрный цвет. После высыхания укладывается стекло или поликарбонат. По швам всё тщательно герметизируется. После этого солнечный коллектор устанавливается на южной стороне дома. Рекомендуется сделать надёжные опоры или даже прикрепить его к зданию. Далее к вентиляции дома подключаются патрубки и устанавливается вентилятор, выполняющий принудительную вентиляцию.
Вернуться к содержанию
Воздушный коллектор на окно
Чтобы не возводить большие конструкции был придуман вариант с воздушным коллектором на окно. Он имеет небольшой вес и легко может быть снят. Нужно сказать, что такой коллектор достаточно эффективен и может неплохо прогреть помещение. Выполняется он из алюминия.
Для изготовления каркас используют алюминиевые рамки. На стеклопакет творение можно будет закрепить, как и москитную сетку.
Воздушный коллектор на окно
Для изготовления задней стенки используется лист алюминия средней толщины. В этом случае он не будет мяться. В задней стенке просверливается пара рядов отверстий в нижней и верхней части. В нижние отверстия будет забираться холодный воздух, а из верхних будет выходить нагретый. Сильно нагреваться он, конечно, не будет. Но тёплый – это вполне реально. Алюминиевый лист можно закрепить, используя фольгированный скотч. Им можно прихватить лист посередине и по углам. Для укрепления задней стенки ещё можно установить профиль из алюминия.
В качестве абсорбер может быть использована фольга чёрного цвета, используемая в фотографии. Но найти её проблематично. И обычно проблема решается установкой алюминиевого листа, покрашенного в чёрный цвет. По габаритам этот лист соответствует задней стенке. Крепите его тем же фольгированным скотчем ставите верхнюю рамку. Сверху она фиксируется тем же скотчем по периметру.
На роль пропускающего солнечный свет покрытия годится плёнка. Можно взять ту, в которую оборачивают продукты. У коллектора корпус должен герметичен. После сборки солнечный коллектор устанавливается на окно, выходящее на южную сторону.
Вернуться к содержанию
Солнечный воздушный коллектор из профнастила
Этот вид чем-то напоминает конструкцию из водосточных труб квадратного сечения, но он проще и сделать его можно быстрее. Под него изготавливается короб необходимого размера из досок и бруса. Дно выполняется из фанеры, на которую кладётся минеральная вата. Не забудьте в дне сделать отверстие для выхода воздуха. Далее укладывается профнастил и окрашивается в чёрный матовый цвет. Профнастил должен быть с высоким профилем. В листе проделывается перфорация, чтобы мог проходить воздух.
Воздушный коллектор из профнастила
Сверху конструкция обшивается поликарбонатом и проводится тщательная изоляция. Естественно, в корпусе должно быть отверстие для всасывания холодного воздуха и выхода нагретого. У последнего нужно установить вентилятор. Солнечный воздушный коллектор подобного типа обеспечивает нагрев примерно на 20─25 градусов по сравнению с наружным воздухом. И этого вполне достаточно для поддержания микроклимата. При этом ещё постоянно идёт приток свежего воздуха.
Вот такие есть варианты солнечных воздушных коллекторов. Есть ещё масса вариаций. Например, из пивных банок. Все примеры в одной статье не охватить.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(голосов: 3, в среднем: 4,67 из 5)
Загрузка...
