Kolektor surya DIY yang efisien. Merakit kolektor surya untuk pemanasan dengan tangan Anda sendiri. Nuansa penting merakit kolektor dengan tangan Anda sendiri

Pemanasan rumah pribadi dapat diatur dengan berbagai cara. Paling sering ini adalah koneksi ke sistem pemanas sentral atau pemasangan perangkat pemanas individu yang memanaskan cairan pendingin dengan membakar gas, cairan atau bahan bakar padat. Lebih jarang digunakan oleh pemilik pondok kecil ketel listrik dan berbagai jenis pemanas kipas, mengarahkan aliran udara ke dalam ruang tamu.

Saat ini, terdapat metode pemanasan alternatif, seperti alat yang mengubah radiasi matahari menjadi energi panas. Kolektor surya untuk pemanas rumah cukup efektif, benar-benar ramah lingkungan dan tidak memerlukan perawatan khusus.

Mengapa pemanasan matahari bermanfaat?

Sistem pemanas dari kolektor surya memiliki beberapa keunggulan yang sangat signifikan:

• panas matahari gratis dan dapat digunakan di seluruh penjuru planet ini, apa pun kondisi iklimnya;
• penggunaan energi surya melibatkan biaya semata-mata untuk pembelian instalasi; sisa waktu kolektor surya beroperasi sepenuhnya secara mandiri;
• Desain sistem pemanas otonom dengan kolektor surya cukup sederhana, sehingga Anda bahkan bisa melakukannya sendiri.

Penting untuk dipahami bahwa pengumpul buatan sendiri dan akumulator energi panas akan memiliki efisiensi yang cukup rendah dibandingkan dengan desain industri, namun tetap memungkinkan penghematan yang signifikan pada pasokan air panas di rumah.

Perhitungan paling sederhana menunjukkan bahwa kolektor dengan luas 3 m2 tidak hanya cukup untuk membuat sumber air panas di rumah pribadi kecil, tetapi juga untuk memanaskannya di luar musim. Hal ini secara signifikan mengurangi biaya penggunaan sumber daya energi, dan juga anggaran keluarga Anda.

Perangkat instalasi surya

Kolektor surya untuk memanaskan dan membuat pasokan air panas ke rumah terdiri dari komponen-komponen berikut:

• alat untuk memanaskan air atau cairan pendingin lainnya;
• akumulator energi panas;
• sirkuit untuk memindahkan energi panas dengan pendingin.

Kolektor surya untuk pemanas adalah sistem tabung dengan pendingin, yaitu udara, air, propilen glikol, atau cairan tidak beku lainnya. Akumulator energi panas adalah wadah dengan kumparan tempat pendingin yang disuplai dari kolektor bersirkulasi. Sirkuit termal digunakan untuk menggabungkan alat pemanas air, udara atau antibeku dengan akumulator panas.

Energi matahari masuk ke kolektor, lalu memanaskan cairan pendingin, yang bersirkulasi di instalasi surya. Setelah dipanaskan, masuk ke akumulator panas, dimana terjadi pertukaran panas antara kumparan dan air. Air panas dari baterai masuk ke sistem pemanas atau pasokan air panas rumah.

Sirkulasi air di tata surya terjadi secara gravitasi atau dengan bantuan pompa sirkulasi(tergantung pada tujuan sistem dan metode pemasangan tangki penyimpanan dalam kaitannya dengan kolektor).

Pergerakan alami air atau udara sepanjang rangkaian disebabkan oleh prinsip konveksi, ketika setelah pemanasan, cairan cenderung ke atas dari kolektor ke akumulator panas.

Mengingat tata surya hanya akan digunakan untuk suplai air panas, maka tidak diperlukan apa pun selain kolektor surya dan akumulator panas. Jika sistem ini direncanakan akan digunakan untuk memanaskan rumah, maka pompa mungkin diperlukan untuk memompa cairan pendingin melalui radiator.

Jenis heat sink

Industri modern telah menguasai produksi beberapa jenis penukar panas pemanas untuk sistem pemanas surya:

• udara;
• datar;
• kekosongan.

Mereka semua bekerja dengan prinsip yang sama, tetapi ada beberapa yang berbeda fitur desain dan perbedaan efisiensi. Untuk memilih dengan benar satu atau beberapa jenis instalasi tenaga surya, Anda perlu mengetahui fitur-fiturnya dan perhitungan yang kompeten. Mari kita lihat masing-masing jenis kolektor surya lebih detail.

Penukar panas pemanas datar

Kolektor surya untuk pemanasan jenis ini terdiri dari kotak datar, diisolasi secara termal di tiga sisi, diisi dengan zat penyerap panas. Di dalam zat ini terdapat penukar panas yang terbuat dari pipa logam berdinding tipis tempat air atau propilen glikol bersirkulasi.

Desain penyerap energi surya datar dan penghitungan parameter yang diperlukan cukup sederhana, sehingga jenis “pemanas” khusus ini digunakan untuk membuat sistem pemanas surya dengan tangan Anda sendiri.

Penyerap panas vakum terdiri dari tabung kaca, di dalamnya terdapat tabung berdiameter lebih kecil dengan adsorben yang mengakumulasi panas matahari. Di dalam tabung dengan adsorben terdapat tabung logam tempat cairan pendingin bergerak.

Ruang hampa tercipta antara tabung kaca berdiameter besar dan tabung berisi zat pengumpul panas, yang mencegah panas keluar dari adsorben ke atmosfer.

Efisiensi instalasi semacam itu adalah yang tertinggi di antara semua jenis kolektor surya. Berdasarkan kekuatan perangkat, area yang dibutuhkan untuk memanaskan cairan pendingin dihitung.

Kolektor udara untuk memanaskan rumah

Dalam alat tersebut, udara digunakan sebagai pendingin, yang sirkulasinya dilakukan sebagai dengan cara alami, dan dengan bantuan kipas angin. Biasanya, pengumpul udara digunakan secara eksklusif untuk memanaskan rumah pedesaan kecil di luar musim, karena desain ini memiliki efisiensi yang cukup rendah. Selain itu, instalasi ini tidak cocok untuk memanaskan air dan membuat pasokan air panas di rumah, sehingga sangat jarang digunakan oleh rekan-rekan kita.

Meskipun efisiensinya rendah, penyerap udara memiliki dua keunggulan: desain sederhana dan tidak adanya cairan pendingin (air), serta korosi, kebocoran, masalah pembekuan, dll.

Membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri

Untuk membuat penyerap panas matahari datar, diperlukan perhitungan yang agak rumit mengenai luas penukar panas yang dibutuhkan, volume wadah, dan panjang sirkuit. Perhitungan mandiri membutuhkan pengetahuan, pengalaman dan data awal yang sesuai. Untuk menyederhanakan tugas, Anda akan disajikan tiga ukuran utama tata surya:

• volume tangki baterai 100-150 l, panjang pipa penukar panas 7 m, luas kolektor 2 m2;
• volume tangki baterai 150-300 l, panjang pipa penukar panas 9 m, luas kolektor 3 m2;
• volume tangki baterai 200-400 l, panjang pipa penukar panas 12 m, luas kolektor 4 m2.

Instruksi perakitan mandiri.

Kotak

Itu dapat dibuat dari kayu lapis atau lembaran plastik dan bilah kayu yang dipasang di sekelilingnya sebagai sisinya.

Untuk membuatnya, Anda perlu mengelas jeruji atau membengkokkannya dari pipa logam, yang akan digunakan untuk memanaskan cairan pendingin. Amankan produk jadi dengan staples ke lembaran plastik atau kayu lapis kedua dan cat dengan cat hitam matte.

Rekatkan insulasi ke seluruh area kotak.

Perakitan

Pasang penukar panas di kotak yang sudah disiapkan. Letakkan kaca di atas penyerap, setelah sebelumnya melapisi bagian yang bersentuhan dengan kotak dengan sealant berbahan dasar silikon. Penyerap panas matahari buatan sendiri sudah siap.

Pembuatan akumulator panas

Kumparan harus dibuat dari pipa tembaga, kemudian ditempatkan dalam wadah yang sudah disiapkan, setelah sebelumnya dibuat lubang untuk saluran masuk dan keluar cairan pendingin. Tarik ujung penukar panas keluar dari baterai melalui segel.

Isolasi

Tangki penyimpanan perlu diisolasi dengan hati-hati dengan wol mineral.

Untuk menjaga lapisan insulasi, tutupi dengan lembaran logam galvanis, sehingga menciptakan semacam "penutup".

Instalasi

Struktur pendukung harus dibuat untuk akumulator panas dan kolektor surya yang sudah jadi harus dipasang di sebelahnya. Setelah itu, sambungkan semua perangkat dengan sirkuit termal.

Memulai sistem

Untuk memanaskan air dan menyuplainya ke gedung, sistem harus diisi dengan antibeku dan akumulator panas dengan air. Setelah 20-30 menit, air di dalam tangki akan mulai memanas, setelah itu dapat digunakan untuk pemanas ruangan atau kebutuhan lainnya.

Konsep rumah hemat energi melibatkan penciptaan, penerapan, dan pengoperasian sumber energi terbarukan. Kolektor surya buatan sendiri, yang sangat langka beberapa waktu lalu, kini menjadi semakin umum.

Perbaikan tata surya yang terus-menerus dan penurunan harga yang signifikan telah menyebabkan kemunculannya yang lebih besar dalam kehidupan sehari-hari. Biaya model pabrik saat ini sebanding dengan biaya yang diperlukan untuk memasang sistem pemanas klasik. Namun, siapa pun dapat melakukan teknologi ini sendiri.

Prinsip pengoperasian kolektor surya

Untuk menjelaskan secara singkat prinsip pengoperasian kolektor, perlu dilakukan penangkapan energi panas matahari. Selanjutnya dikonsentrasikan dan digunakan oleh manusia.

Sistem kolektor terdiri dari komponen-komponen berikut:

• Akumulator termal (wadah biasa untuk cairan)
• Sirkuit pertukaran panas
• Kolektor langsung

Pendingin cair atau gas bersirkulasi melalui kolektor. Energi yang dihasilkan memanaskannya dan, melalui tangki penyimpanan terpasang, memindahkan panas ke air.

Cairan yang dipanaskan disimpan dalam tangki sampai digunakan. Cakupan penerapannya sangat luas - mulai dari kebutuhan rumah tangga biasa hingga pemanas rumah. Untuk mencegah air mendingin dengan cepat, wadah perlu diisolasi dengan benar.

Sirkulasi air pada kolektor dilakukan dengan salah satu dari dua cara: atau dipaksa. Elemen tambahan yang memanaskan cairan dapat dipasang di tangki penyimpanan, yang akan menyala ketika suhu lingkungan rendah tercapai dan menjaga suhu air, misalnya di musim dingin, ketika titik balik matahari pendek.

Video pengantar tentang desain pemanas air

Jenis kolektor surya

Saat berencana memasang kolektor surya dengan tangan Anda sendiri di rumah, Anda perlu memutuskan jenis desainnya:

Model yang menggunakan udara sebagai pendingin sangat jarang digunakan. Hal ini disebabkan oleh sifat-sifat cairan - ia menghantarkan panas jauh lebih baik daripada gas. Pengumpul udara sering kali dibuat berbentuk datar sehingga udara yang bersentuhan dengan alat penyerap akan memanas secara alami.

diagram kolektor surya udara

Kolektor surya vakum

Model vakum adalah yang paling rumit. Alih-alih menggunakan kotak yang dilapisi kaca, ia menggunakan tabung kaca berukuran besar. Di dalamnya terdapat tabung dengan diameter lebih kecil yang berisi penyerap yang mengumpulkan energi panas. Ada ruang hampa di antara tabung, yang berfungsi sebagai isolator panas.

Kolektor surya pelat datar

Yang paling umum adalah kolektor surya datar, di dalamnya terdapat lapisan penyerap khusus yang ditempatkan dalam kotak kaca. Ini terhubung ke tabung di mana cairan pendingin (biasanya propilen glikol) bergerak.

diagram kolektor surya datar

Tetapi ketika memutuskan untuk membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri, Anda perlu memahami bahwa tidak mungkin membuat perangkat rumit seperti perangkat industri. Selain itu, efisiensinya akan jauh lebih rendah, masa pakainya akan lebih pendek, begitu juga dengan investasi materialnya.

Gambar struktur

Mari kita mulai

Sebelum membangun kolektor surya, perlu dilakukan perhitungan yang tepat dan menentukan berapa banyak energi yang harus dihasilkan. Namun Anda tidak boleh mengharapkan efisiensi tinggi dari instalasi buatan sendiri. Setelah menentukan bahwa jumlahnya akan cukup, Anda bisa mulai.

Pekerjaan tersebut dapat dibagi menjadi beberapa tahap utama:

1. Buatlah sebuah kotak
2. Membuat radiator atau penukar panas
3. Buat kamera depan dan perangkat penyimpanan
4. Pasang kolektor

Untuk membuat kotak kolektor surya dengan tangan Anda sendiri, Anda harus menyiapkan papan bermata yang tebal 25-35 mm dan lebar 100-130 mm. Bagian bawahnya harus terbuat dari textolite, dilengkapi dengan rusuk. Itu juga harus diisolasi dengan baik menggunakan busa polistiren (tetapi preferensi diberikan pada wol mineral), ditutupi dengan lembaran galvanis.

Setelah kotaknya disiapkan, saatnya membuat heat exchanger. Anda harus mengikuti instruksi:

1. Perlu disiapkan 15 buah tabung logam berdinding tipis dengan panjang 160 cm dan pipa dua inci dengan panjang 70 cm.
2. Di kedua tabung yang menebal, lubang dibor dengan diameter tabung yang lebih kecil tempat mereka akan dipasang. Dalam hal ini, Anda perlu memastikan bahwa keduanya koaksial di satu sisi, jarak maksimum di antara keduanya adalah 4,5 cm
3. Tahap selanjutnya adalah semua tabung harus dirakit menjadi satu struktur dan dilas dengan aman
4. Penukar panas dipasang pada lembaran galvanis (sebelumnya dipasang pada kotak) dan dipasang dengan klem baja (klem logam dapat dibuat)
5. Disarankan untuk mengecat bagian bawah kotak dengan warna gelap (misalnya hitam) - ini akan menyerap panas matahari dengan lebih baik, tetapi untuk mengurangi kehilangan panas, elemen luar dicat putih
6. Untuk menyelesaikan pemasangan kolektor, perlu memasang kaca penutup di dekat dinding, tanpa melupakan penyegelan sambungan yang andal.
7. Jarak tersisa 10-12 mm antara tabung dan kaca

Yang tersisa hanyalah membangun tangki penyimpanan di bawah kolektor surya. Perannya dapat dimainkan oleh wadah tertutup, yang volumenya bervariasi 150-400 liter. Jika Anda tidak dapat menemukan satu tong seperti itu, Anda dapat mengelas beberapa tong kecil menjadi satu.

Seperti halnya kolektor, tangki penyimpanan diisolasi secara menyeluruh dari kehilangan panas. Tinggal membuat ruang depan - bejana kecil dengan volume 35-40 liter. Harus dilengkapi dengan alat penjatuh air (katup putar).

Tetap menjadi yang paling bertanggung jawab dan tahap penting– merakit kolektor bersama-sama. Anda dapat melakukannya dengan cara ini:

1. Pertama, Anda perlu menginstal kamera depan dan penyimpanan. Penting untuk memastikan bahwa level cairan di ruang terakhir 0,8 m lebih rendah daripada di ruang depan. Karena banyak air dapat menumpuk di perangkat semacam itu, perlu dipikirkan bagaimana perangkat tersebut dapat dimatikan dengan andal
2. Kolektor ditempatkan di atap rumah. Berdasarkan praktik, disarankan untuk melakukan ini di sisi selatan, memiringkan pemasangan pada sudut 35-40 derajat terhadap horizontal
3. Namun perlu diingat bahwa jarak antara tangki penyimpanan dan penukar panas tidak boleh melebihi 0,5-0,7 m, jika tidak, kerugiannya akan terlalu signifikan.
4. Pada akhirnya memang seharusnya begitu urutan berikutnya: kamera depan harus ditempatkan di atas drive, yang terakhir - di atas kolektor

Tahap yang paling penting akan datang - semua komponen harus dihubungkan bersama-sama dan menghubungkan jaringan pasokan air ke sistem yang sudah jadi. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengunjungi toko pipa dan membeli perlengkapan, adaptor, soket, dan katup penutup lainnya yang diperlukan. Disarankan untuk menyambung bagian bertekanan tinggi dengan pipa berdiameter 0,5 inci, bagian bertekanan rendah dengan diameter 1 inci.

Komisioning dilakukan sebagai berikut:

1. Unit diisi air melalui lubang drainase bawah
2. Ruang anterior terhubung dan tingkat cairan disesuaikan
3. Penting untuk menelusuri sistem dan memeriksa apakah tidak ada kebocoran
4. Semuanya siap untuk digunakan sehari-hari

Kolektor surya dari koil kulkas

Anda dapat membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri dari kumparan biasa yang diambil dari lemari es bekas. Untuk bekerja, Anda perlu mempersiapkan:

1. Langsung koil
2. Bilah dan kertas timah untuk bingkai
3. Barel atau tangki air
4. Keset karet
5. Katup penutup (katup, pipa, dll.)
6. Kaca

Setelah mencuci koil freon, Anda perlu merobohkan rangka rak di sekitarnya. Dimensi pastinya akan tergantung pada ukuran unit kerja yang dikeluarkan dari lemari es. Karpet harus disesuaikan dengan bilahnya, di antaranya kumparan harus ditempatkan dengan bebas.

Lapisan foil ditempatkan pada alas karet (bagian bawah bingkai). Kemudian kumparan diperbaiki menggunakan klem sekrup. Lubang dibuat di dinding yang akan dilalui pipa. Produktivitas dapat ditingkatkan dengan menyegel sambungan dengan sealant.

Bagian bawahnya juga diperkuat dengan bilah. Kaca dipasang di atas dan diamankan dengan selotip. Untuk menghindari rasa khawatir, Anda dapat memotong beberapa pelat aluminium dan membuat penjepit darinya.

Video tentang desain teknis dan pengujian kolektor surya:

Dalam pengawasan

Struktur seperti kolektor surya do-it-yourself dapat meningkatkan tingkat kenyamanan secara signifikan rumah pedesaan atau di dacha. Meskipun tidak signifikan, hal ini mengurangi biaya energi yang dikonsumsi yang dihasilkan oleh sumber energi klasik.

Setiap tahun masalah penyediaan air panas ke rumah pedesaan atau pondok musim panas Anda menjadi semakin mendesak. Masalah ini sering direnungkan oleh pemilik pondok tempat mereka tinggal secara permanen. Bagaimanapun, biaya pemanas dan pasokan air panas menempati bagian yang signifikan dalam membiayai penunjang kehidupan sebuah rumah. Dan mencari peluang untuk menekan biaya pemeliharaan rumah adalah keinginan yang wajar dan wajar bagi setiap orang. Tentu saja, pilihan paling realistis untuk mengurangi biaya pemanasan rumah Anda adalah dengan mempelajari dan mulai membuat perangkat sendiri dari bidang energi alternatif.

Fakta bahwa perangkat energi terbarukan selektif yang digunakan untuk memanaskan rumah memiliki banyak keunggulan yang tidak dapat disangkal telah diketahui sejak lama, dan hampir setiap orang dewasa mengetahuinya. Namun, dalam praktiknya, tidak semua orang dewasa yang ingin menjadi lebih mandiri dalam hal memanaskan air memutuskan untuk mengeluarkan sejumlah uang yang layak untuk membeli perangkat pemanas rumah selektif buatan pabrik. Tentu saja, Anda dapat menemukan jalan keluar dari situasi apa pun, dan terlebih lagi dari situasi ini. Anda dapat membuat kolektor surya untuk memanaskan rumah Anda dengan tangan Anda sendiri. Anda dapat dengan mudah merakit sendiri kolektor surya udara datar. Alat buatan sendiri untuk memanaskan air menggunakan energi matahari ini dapat dibuat dari kaleng bir dan botol-botol plastik, menghubungkannya dengan selang, memasok tabung vakum. Hasilnya, Anda akan menerima penyerap energi matahari untuk memanaskan rumah Anda dengan memanaskan air, yang pembuatannya hampir tidak memerlukan usaha apa pun dari Anda. investasi keuangan(terutama saat memilih opsi kaleng).

Bahan apa yang Anda perlukan untuk membuat penyerap buatan sendiri?

Bagi kebanyakan orang, membuat sendiri penyerap bertenaga surya untuk memanaskan rumah, dengan membuat sendiri setiap bagian yang membentuk perangkat, adalah tugas yang sangat sulit. Namun, untuk membuat penyerap yang berfungsi sebagai alat pemanas air dalam sistem pemanas rumah, Anda tidak perlu membeli atau mencari bahan eksotik. Anda tidak perlu pergi ke banyak toko untuk mencari selang yang tepat, mencari tabung vakum. Jangan khawatir - ini semua hanyalah spekulasi dari orang-orang malas dan orang-orang yang takut untuk terjun ke bisnis. Hal utama adalah mengambil pendekatan yang seimbang untuk menyelesaikan masalah, merencanakan semuanya dengan benar, menggambar diagram dan memilih bahan yang diperlukan.

Penyerap udara datar buatan sendiri yang dilapisi lapisan selektif dapat dibuat dari bahan konvensional dan komponen HDPE. Pipa polikarbonat vakum dan suku cadang lainnya dapat dibeli dengan harga murah di toko perangkat keras atau supermarket mana pun. Diagram perakitannya cukup sederhana; untuk tujuan pelatihan, Anda dapat menonton video di World Wide Web (ada lebih dari cukup video seperti itu di sana). Faktanya, Anda dapat menemukan banyak literatur khusus tentang masalah ini di jaringan global. Jika Anda memutuskan untuk melakukan pekerjaan yang Anda inginkan dengan tingkat kualitas yang tinggi, membaca sejumlah literatur tidak akan berlebihan.

Kesulitan utama dalam proses perakitan adalah bagaimana tepatnya membuat kumparan (ini adalah tabung berbentuk berliku-liku tempat cairan bersirkulasi dan menyimpan energi). Ada beberapa opsi yang menjadi dasar pembuatan diagram perakitan. Pilihan termudah adalah merakit penyerap berdasarkan koil yang sudah jadi (Anda dapat mencoba mencari sesuatu yang cocok untuk keperluan ini, yang penting vakum). Sebagai alternatif, sistem sirkulasi yang terletak di dinding belakang lemari es mungkin cocok. Pilihan kedua adalah memilih tabung vakum yang diperlukan, dua atau tiga selang, beberapa botol plastik berisi air (pendingin dikumpulkan darinya). Agar lebih percaya diri, tonton kembali video instruksinya. Lebih baik menggunakan tabung tembaga untuk memanaskan air. Selanjutnya, Anda harus mulai menyolder koil itu sendiri.

Elemen penting kedua yang termasuk dalam penyerap adalah sisi atas yang terbuat dari polikarbonat transparan. Dalam kondisi produksi industri, lapisan polikarbonat tidak digunakan; penutup depan dibuat dari paduan kaca temper. Namun, dalam kasus kami, kami sedang mempertimbangkan pengumpul udara buatan sendiri, desain termal dan efisiensi yang diperlukan memungkinkan penggunaan polikarbonat, karena kami akan merakit perangkat dari bahan murah yang murah. Perlu dicatat bahwa ada skema perakitan yang menggunakan bahan mulai dari kaleng bir hingga penggunaan botol plastik.

Bersiap untuk merakit penyerap

Jadi, saat merakit perangkat, lebih baik Anda menggunakan polikarbonat transparan seluler. Penggunaan polikarbonat jenis ini akan memungkinkan Anda mencapai efisiensi pemanasan maksimum dari perangkat yang dibuat. Polikarbonat ini juga layak dipilih karena sangat tahan lama. Hal ini penting, mengingat kemungkinan bencana cuaca, seperti hujan es besar, aliran udara badai yang merobek dahan pohon - kecelakaan ini harus diperhitungkan, karena dapat merusak lapisan yang lemah. Struktur lapisan sarang lebah akan membantu Anda menciptakan efek rumah kaca yang lapang, sehingga menghasilkan momen pemanasan yang lebih baik untuk air di dalam tabung. Sederhananya, dengan menggunakan bahan ini dan selain itu lapisan selektif, Anda akan meningkatkan efektivitas produk secara signifikan.

Untuk panel penyerap, Anda membutuhkan lembaran logam setebal 0,8 milimeter (namun bahan tembaga lebih baik). Pada prinsipnya, lembaran baja bisa digunakan. Permukaan luar perlu dilapisi dengan apa yang disebut lapisan selektif (dicat dengan cat hitam matte, cat harus tahan terhadap suhu tinggi). Jika Anda tidak mengikuti rekomendasi ini (lapisan hitam juga disertakan), perangkat tidak akan berfungsi dalam mode yang benar.

Selain komponen yang terdaftar, belilah wol mineral yang diperlukan untuk insulasi termal; ini akan menciptakan semacam perangkap udara, meminimalkan pertukaran panas dengan ruang di sekitarnya, memindahkan semua panas ke koil, dan kemudian melalui selang ke sistem pemanas. dari rumah.

Anda juga dapat merakit sendiri badan perangkat; untuk ini Anda perlu menggunakan bahan aluminium atau menggunakan bahan kayu yang kurang tahan lama tetapi lebih mudah diproses. Saat bekerja dengan kayu, Anda akan menghabiskan lebih sedikit waktu untuk membuat pemanas, dan bekerja dengan kayu lapis menjadi lebih mudah. Tapi tetap saja, lebih baik menggunakan bingkai aluminium; daya tahannya dibandingkan dengan kayu tidak bisa dibandingkan.

Menentukan dimensi kolektor

Sekarang mari kita rangkum, kami mencantumkan semua bahan yang diperlukan untuk merakit kolektor buatan sendiri yang efektif:

• Tabung tembaga berukuran 18 milimeter - dari mana Anda akan membentuk kumparan (tabung yang sama digunakan saat merakit sistem pemanas);
• cat hitam matte, tahan terhadap suhu tinggi (dengan bantuannya Anda akan menerapkan lapisan selektif);
• wol mineral(isolasi termal);
• lembaran logam (tembaga, besi, baja), tebal lembaran tebal 0,8 milimeter;
• transisi sudut 18 x 18 milimeter;
• adaptor pipa 18 mm x ¾ (diperlukan untuk menyambung ke sistem pasokan air);
• polikarbonat seluler (penutup depan kolektor);
• selembar aluminium dan sudut aluminium untuk membuat badan produk, jika tidak tersedia, papan kayu dan selembar kayu lapis untuk dinding belakang pemanas;
• semua alat yang diperlukan untuk pekerjaan menyolder.

Penting untuk menentukan terlebih dahulu dimensi kolektor Anda berdasarkan dimensinya; hitung terlebih dahulu jumlah tabung, transisi, dan bahan lain yang diperlukan (dengan kata lain, kinerja keseluruhan perangkat yang dipasang). Hitung jumlah air yang dibutuhkan untuk memastikan pertukaran panas di seluruh sistem. Untuk melakukan ini, putuskan terlebih dahulu untuk tujuan apa pengumpul akan digunakan - apakah hanya untuk mencuci piring, atau untuk mandi, atau untuk memastikan bahwa semua kebutuhan rumah tangga akan pasokan air panas tercukupi di rumah Anda. Untuk memanaskan air untuk mencuci piring atau mandi, cukup dengan memasang pengumpul berukuran 200 x 100 sentimeter; jarak antara tabung dalam kumparan harus 8 hingga 10 sentimeter.

Proses perakitan kolektor surya buatan sendiri

Awal mula perakitan produk energi surya ini diawali dengan pembuatan kumparan. Jika Anda dapat mengambil koil yang sudah jadi, perakitan akhir akan memakan waktu lebih sedikit. Kumparan yang dipilih harus dicuci bersih dengan air mengalir (sebaiknya panas) untuk membersihkan semua penyumbatan dari dalam dan menghilangkan sisa freon. Jika Anda tidak memiliki tabung yang sesuai, Anda dapat membeli jumlah yang diperlukan di toko. Namun dalam hal ini, Anda harus membuat kumparannya sendiri. Untuk membuatnya, potong tabung sesuai panjang yang dibutuhkan. Selanjutnya, dengan menggunakan transisi sudut, solderlah dalam bentuk struktur kumparan. Selanjutnya, agar kolektor dapat dihubungkan ke sistem pasokan air, solder transisi pipa berukuran ¾ ke tepi koil. Ada beberapa opsi untuk bentuk dan desain kumparan, misalnya, Anda dapat menyolder tabung dalam bentuk "tangga" (jika Anda ingin menerapkan opsi ini, jangan membeli adaptor sudut, Anda memerlukan tee) .

Kemudian Anda menerapkan lapisan selektif dengan cat hitam matte pada lembaran logam yang sudah disiapkan sebelumnya; disarankan untuk melakukan ini setidaknya dalam beberapa lapisan. Tunggu hingga aliran udara mengeringkan cat dan mulailah menyolder kumparan (dari sisi yang tidak dicat). Seluruh struktur kumparan harus disolder di sepanjang tabung; dengan melakukan ini, Anda menjamin perpindahan panas yang paling efisien dan, sebagai hasilnya, perpindahan panas maksimum ke sistem pasokan air. Jika Anda melakukan semuanya dengan benar, kolektor surya yang Anda rakit akan berfungsi sebagaimana mestinya.

Tahap perakitan yang bertanggung jawab

Langkah terakhir adalah merakit rumah yang akan menyatukan semua komponen perangkat menjadi satu struktur. Dengan menggunakan selembar kayu lapis dan balok kayu, Anda perlu merobohkan sebuah kotak yang kuat. Potong terlebih dahulu alur pada balok kayu yang Anda gunakan; Anda kemudian akan memasukkan layar polikarbonat ke dalamnya (kedalaman alur sekitar 0,5 cm). Lubang keluar untuk tabung dapat dibuat setelah semua komponen utama terpasang. Selanjutnya, Anda meletakkan insulasi wol mineral ke dalam kotak kayu yang sudah dirakit untuk membuat kantong udara. Pasang panel dengan gulungan di atas wol mineral. Selipkan pinggiran kapas agar gulungannya tidak menyentuh dinding kotak. Panel pemanas dan panel polikarbonat juga harus memiliki jarak tertentu di antara keduanya dan tidak saling bersentuhan.

Tahap terakhir terdiri dari merawat tubuh dengan larutan khusus yang bersifat anti air dan melapisinya dengan enamel (kecuali bagian depan).

Itu saja, kolektor surya do-it-yourself sudah siap. Untuk mengaktifkannya, letakkan pada struktur penyangga dengan memutar bagian depannya menghadap matahari sehingga sinar jatuh di bagian depan paling kanan. Pasang tangki penyimpanan air di atap, yang akan berfungsi sebagai reservoir. Dari atas tangki, jalankan selang yang terhubung ke tabung manifold atas ke bawah dari tabung bawah. Dengan menghubungkan air sesuai skema ini, Anda akan memastikan pengoperasian dalam mode sirkulasi alami. Menurut hukum fisika, air panas akan naik ke atas searah tangki, dan air dingin yang dipindahkan akan masuk ke kolektor untuk dipanaskan di dalam kumparan. Jangan lupa Anda perlu memasang selang dan katup pada tangki untuk mengambil air dari tangki dan juga mengisinya dengan air baru.

Memanfaatkan energi surya untuk kebutuhan rumah tangga memang selalu menjadi impian. Ide ini mulai berkembang secara mendesak dalam lima puluh tahun terakhir, ketika material baru muncul yang memungkinkan dibangunnya struktur yang cukup efektif. Ada juga alat yang dapat digunakan untuk membuat struktur teknologi kompleks di rumah.

Ide memanaskan air dengan bantuan matahari diterapkan pada zaman dahulu. Tong biasa yang terkena sinar matahari atau naungan menyerap aliran panas dari lingkungan selama waktu tertentu. Suhu cairan meningkat seiring dengan meningkatnya intensitas radiasi matahari.

Pada tahun tujuh puluhan dan delapan puluhan abad ke-19, Joseph Stefan dan Ludwig Boltzmann menemukan hukum radiasi termal. Mereka memperoleh rumus perhitungan yang menjadi dasar penentuan aliran panas yang diterima dari Matahari di permukaan bumi. Untuk objek yang terletak di Bumi, gunakan rumus berikut:

Di mana σ = 5.670367·10 -4, W/(m 2 ·K 4) ​​​​– Konstanta Stefan-Boltzmann;

F – luas permukaan penyerapan panas, m2;

C 2 – tingkat emisivitas permukaan persepsi panas;

T 1 adalah suhu pemancar panas; untuk permukaan Matahari secara umum diterima bahwa T 1 = 6000 K;

T 2 – suhu heat sink – ini adalah permukaan yang dipanaskan oleh radiasi matahari, (T 2 = t 2 + 273), K;

dimana t 2 adalah suhu heat sink (benda di Bumi), °C;

ϕ – sudut datang sinar matahari, °.

Apa itu kolektor dan tujuan kolektor surya

Kolektor surya adalah perangkat yang mengumpulkan energi radiasi dan kemudian mentransfer akumulasi panas ke konsumen. Dalam praktiknya, istilah lain digunakan - kolektor surya.

Menurut peruntukannya, instalasi tenaga surya (solar instalasi) dibagi menjadi:

• konsentrator surya adalah perangkat yang mengumpulkan energi matahari ke dalam aliran sempit. Mereka digunakan untuk melelehkan logam. Di NPO Physics-Sun Institute (Tashkent), tungku peleburan dikembangkan dan diproduksi dengan suhu lebih dari 5000...5500 °C;
• panel surya – perangkat untuk mengubah radiasi matahari menjadi energi listrik;
• pabrik desalinasi surya - mesin yang dirancang untuk menghasilkan air tawar dari air dengan konten tinggi garam mineral;
• pengering tenaga surya adalah alat termal yang menghilangkan kelembapan dari sayuran dan buah-buahan menggunakan energi matahari;
• pemanas surya (kolektor surya udara) – instalasi untuk mentransfer aliran panas dari radiasi infra merah ke cairan pendingin.

Bagaimana cara kerja kolektor surya?

Selain cahaya tampak, radiasi matahari juga memiliki spektrum infra merah yang tidak terlihat. Dialah yang mentransfer energi panas. Berdasarkan penelitian diketahui bahwa di zona iklim sedang intensitas radiasi termal pada siang hari mencapai lebih dari 5 kW/m2. Pada Gambar. Gambar 1 menunjukkan ketergantungan insolasi total pada 48° lintang utara.

Beras. 1 Insolasi total radiasi matahari untuk periode berbeda di zona beriklim sedang di Eropa

Bahan pemikiran! Radiasi termal dibagi menjadi: langsung dan menyebar. Oleh karena itu, meski saat mendung, aliran aliran panas matahari tetap terasa. Dari ilustrasi yang disajikan terlihat jelas bahwa jumlah panas yang masuk pada musim panas dan periode musim dingin mempunyai perbedaan yang signifikan. Oleh karena itu, ketika merancang perangkat, kemungkinan efisiensi diperhitungkan, dengan mempertimbangkan biaya.

Diagram skema kolektor surya ditunjukkan pada Gambar. 2. Radiasi matahari masuk ke kolektor melalui pagar tembus pandang. Panel penerima, dicat hitam, menyerap panas. Akibatnya benda hitam menjadi panas. Proses perpindahan panas selanjutnya terjadi secara konveksi. Panas dipindahkan dari dinding yang dipanaskan ke aliran cairan (gas) yang bergerak melalui pipa. Media bergerak memanas.

Perhatian! Untuk mencegah kehilangan panas, penutup kolektor diisolasi secara termal. Karena panas yang diterima di dalam digunakan untuk memanaskan aliran, intensitas radiasi yang dipantulkan dari panel penerima radiasi menjadi rendah.

Bagaimana cara membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri?

Saat ini, orang-orang yang tinggal di rumahnya sendiri sering kali memiliki pertanyaan tentang bagaimana cara menghemat pemanas dan air panas. Untuk mencari penghematan ini, mereka beralih ke penggunaan energi surya. Itu sebabnya saat ini Anda sering mendengar pertanyaan tentang cara membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri. Bagaimanapun, perangkat ini memungkinkan Anda untuk menghilangkan sebagian boiler sentral di rumah dari fungsi pemanas air. Kolektor surya adalah perangkat yang menyerap energi matahari dan mengubahnya menjadi panas. Energi panas ini ditransfer ke cairan pendingin. Biasanya kolektor klasik berupa pelat logam dalam wadah kayu atau plastik dengan insulasi yang menyerap radiasi matahari.

Sebelum kita berbicara tentang cara membuat kolektor surya untuk memanaskan rumah dengan tangan Anda sendiri, Anda perlu menjelaskan prinsip pengoperasiannya.

Setiap kolektor surya memiliki dua unit kerja - penangkap radiasi matahari dan akumulator pertukaran panas. Yang terakhir berkaitan dengan konversi energi radiasi menjadi energi panas. Energi ini ditransfer ke cairan pendingin, yang dalam banyak kasus dimainkan oleh air.

Secara desain, kolektor surya dibagi menjadi tabung, datar dan vakum. Efisiensi terbesar adalah dengan vakum, yang memiliki desain tipe termos. Pipa-pipa tersebut dimasukkan satu ke dalam yang lain. Ruang di antara keduanya diisi dengan ruang hampa, yang memberikan isolasi termal yang sangat baik. Air bertindak sebagai pendingin. Air ini dapat digunakan untuk pemanas rumah atau digunakan untuk kebutuhan teknis. Tidak digunakan langsung sebagai air panas untuk mencuci. Ia menuju ke ketel, di mana ia memanaskan air yang bersirkulasi di sirkuit lain.

Kolektor surya tidak mengkonsumsi bahan bakar dan tidak menghasilkan emisi. lingkungan karbon dioksida. Apalagi efisiensi pengumpul tersebut mencapai 80 persen. Jika kita berbicara tentang Rusia, maka di wilayahnya yang lebih luas, produksi energi matahari dari awal musim semi hingga pertengahan musim gugur adalah sekitar lima kilowatt per meter persegi. Jumlah energi matahari sebesar itu memungkinkan untuk memanaskan sekitar seratus liter air dalam sebuah kolektor berukuran 2 kali 2 meter.

Jika Anda akan memanaskan air di kolektor sepanjang tahun, Anda harus menggunakan kolektor surya dengan area yang lebih luas. Dan yang terbaik adalah jika vakum. Maka dimungkinkan untuk menerima air panas sepanjang tahun, menghilangkan beban dari boiler utama dan mengurangi konsumsi energi.

Perangkat kolektor pelat datar

Ketika orang mengatur pemanas tenaga surya di rumah pribadi dengan tangan mereka sendiri, mereka paling sering tertarik pada kolektor pelat datar untuk memanaskan air. Pada perangkat tersebut, unit pendingin (pelat logam dengan kumparan tembaga) terletak di dalam wadahnya. Yang terakhir bisa berupa logam atau kayu. Beberapa heat sink dibuat bukan dalam bentuk pelat logam, melainkan dari profil timah. Alih-alih kumparan tembaga, digunakan pipa hitam atau PVC. Tentu saja, sistem seperti itu kurang efektif, namun cocok untuk digunakan di rumah.

Unit pendingin dicat hitam, dan isolasi termal diletakkan di antara itu dan dinding belakang kolektor. Bagian atas badan kolektor dilapisi dengan polikarbonat atau kaca tahan lama.

Penerima mengubah energi matahari menjadi energi panas dan mentransfernya ke air (atau antibeku). Kaca atau polikarbonat diperlukan karena berfungsi sebagai pelindung penukar panas dari atmosfer luar. Pada saat yang sama, kaca harus membiarkan sinar matahari masuk tanpa hambatan, yang berarti perlu dibersihkan secara berkala dari kotoran dan debu. Selain itu, semua lapisan antara kaca dan badan harus tertutup rapat. Efisiensi kolektor surya bergantung pada hal ini. Jika tidak, panas akan keluar melalui celah. Untuk menahan panas, dinding belakang casing diisolasi secara termal.

Jadi, kolektor datar menarik mereka yang melakukan pemanasan rumah sendiri dengan desain sederhana dan rasio harga-kualitas yang menarik. Namun kolektor seperti ini cocok digunakan di daerah dengan insolasi tinggi sepanjang tahun. Atau di musim panas di Rusia tengah. Di musim dingin, efektivitas alat semacam itu menurun drastis karena kerugian besar panas melalui elemen perumahan. Ada contoh ketika orang membuat pengumpul udara surya dengan tangan mereka sendiri untuk memanaskan rumah mereka, tetapi kami tidak akan mempertimbangkan perangkat tersebut karena efisiensinya yang rendah.

Bagaimana cara membuat kolektor surya untuk memanaskan rumah dengan tangan Anda sendiri?

Bahan apa saja yang dibutuhkan dan berapa biayanya?

• Kapasitas dengan volume 200-300 liter (kisaran harga cukup besar, dari 4 hingga 12 ribu rubel);
• Kaca 2-3 meter persegi (sekitar 1.000 rubel) dan bingkai untuk itu (sekitar 500 rubel);
• Papan untuk tubuh. Ketebalannya minimal harus 25 mm, dan lebarnya bisa 100, 120, 140 mm (harga 1 papan 3 meter sekitar 300-500 rubel);
• Pengencang untuk badan: sudut penghubung, paku, sekrup sadap sendiri;
• Anda dapat menggunakan chipboard atau hardboard di bagian bawah untuk mengurangi berat (200-300) rubel;
• Besi galvanis (300─400 rubel). Anda dapat memasang profil yang dicat hitam;
• Pipa radiator. Di sini harganya akan tergantung pada apa yang akan Anda gunakan: besi, plastik, tembaga;
• Bahan isolasi termal (kemasan 500-700 rubel).

Harganya mungkin berbeda-beda tergantung ukuran yang akan Anda pegang. Proses pembuatan kolektor secara umum akan dijelaskan di bawah ini. Ada kemungkinan besar Anda akan membuat perubahan sendiri. Jika Anda akan membuat kolektor surya dari polikarbonat dengan tangan Anda sendiri, maka jumlah yang dibutuhkan harus sudah termasuk dalam harga. Pilihan dengan bahan ini sering ditemukan pondok musim panas dan di rumah-rumah pribadi.

Pembuatan kolektor surya

Pertama, Anda perlu membuat sebuah kotak. Selain dinding, disarankan untuk membuat spacer dari papan dan kayu untuk memperkuatnya. Bagian bawahnya terbuat dari chipboard atau hardboard. Lapisan isolasi termal perlu diletakkan di atasnya. Ini bisa berupa wol mineral, busa polistiren, dan bahan serupa. Selembar timah diletakkan di atasnya. Selanjutnya, heat sink dipasang dan dipasang pada kotak. Sebelum pemasangan, semua bagian dicat hitam pekat merah. Pilih cat yang tahan panas. Penting untuk mengecat lembaran timah, radiator, sambungan, dll.

Maka Anda perlu mengatur tangki air. Itu perlu ditempatkan dalam wadah besar dan diisolasi. Untuk melakukan ini, beberapa bahan isolasi panas dituangkan di antara dinding. Tangki akan membutuhkan ruang air dengan pelampung. Prinsip pengoperasiannya sama dengan tangki toilet. Biasanya terletak di loteng di bawah atap bersama dengan perangkat penyimpanan. Letak ruang air sebaiknya satu meter lebih tinggi dari tangki penyimpanan. Kolektor surya itu sendiri ditempatkan di atap rumah di sisi selatan, atau di tempat lain yang cerah. Jika berdiri di lokasi, maka pipa-pipa yang menuju ke sana harus ditempatkan dalam isolasi termal.

Setelah itu penyambungan dibuat menjadi satu sistem dengan menggunakan pipa dan disambungkan ke sumber air. Diinginkan bahwa jumlah maksimum pipa yang muat di kolektor. Cobalah untuk menempatkan setidaknya 10-12. Sistem pengisian dilakukan dari bawah yaitu dari radiator. Dengan cara ini tidak akan ada kemacetan udara. Setelah sistem diisi dengan air, air akan mengalir dari ruang air melalui tabung drainase.

Anda perlu mengisi tangki, air akan mulai bersirkulasi dan memanas. Air yang dipanaskan akan menggantikan air dingin sehingga naik ke atas. Sebagai akibat air dingin akan kembali mengalir ke heat sink. Saat katup pelampung di ruang air beroperasi, air dingin akan kembali mengalir ke bagian bawah. Beginilah sirkulasi terjadi dan tidak terjadi pencampuran air dengan suhu berbeda. Sebaiknya matikan pasokan air ke tangki penyimpanan pada malam hari untuk menghindari kehilangan panas.