Сонячний колектор є пристроєм, який використовується для нагрівання енергії від сонячних променів і перетворень її в теплової тип енергії для подальшої її переробки в теплоносій. Класичного типу колектор є чорною металевою пластиною, яка поміщена в скляні або пластикові корпуси, поверхня яких вбирає радіацію від сонячних променів взимку.
Види сонячних колекторів
Виходячи з температури, яку здатна створювати пластина, сонячні колектори поділяють на:
- низької температури;
- середньої температури;
- високої температури.
Колектори низьких температур не можуть давати енергії великих потужностей. Вони нагріваються до 450 градусів і більше. Колектор середньої температури прогріває воду приблизно до 750 градусів, тому їх можна застосовувати для того, щоб обігрівати приміщення. Колектор високої температури застосовують головним чином на промисловому підприємстві, і в домашніх умовах їх зробити не представляється можливим.
Інтегрований колектор прийнято ділити на:
- накопичувальний інтегрований колектор;
- плоский;
- рідинний;
- повітряний.
Накопичувальний, другою назвою якого є термосифонний колектор, здатний нагрівати воду, а також і якийсь проміжок часу підтримувати необхідну температуру. У подібному колекторі немає насоса, тому він набагато більш економічний, ніж інші варіанти. Колектор-накопичувач є конструкцією з пари ємностей, які заповнені рідиною і поміщені в теплоізоляційні ємності. Зверху на бак кладуть скляну кришку, що проходить крізь скло і нагрівається водою. Подібний колектор обійдеться дешево, при цьому він відрізняється легкістю в застосуванні і простий у використанні. Але в зимовий період його використання досить складно, як і вакуумний тип.
Повітряний колектор набагато дешевше своїх конкурентів. Вони зазвичай не замерзають в зимовий період, не течуть. Їх застосовують для того, щоб сушити сільськогосподарські продукти. Відрізняють ще такий різновид колекторів, як концентратор, який відрізняється від колекторів за допомогою концентрації світла від сонця. Це здійснюється за допомогою дзеркальних поверхонь, що направляють промені сонця на поглинач. Головним недоліком подібних пристроїв є неможливість здійснення робіт в похмуру погоду, тому їх застосовують в областях з теплим кліматом. Сонячні печі з дистиляторами. Дистиллятор працює на способі випаровування рідини, таким чином, не тільки випаровує теплоенергію, а також чистить рідина. Сонячні печі, крім того, застосовують і для обігріву, і для стерилізації рідини.
Сонячні колектори засновані з двох областей: светоулавлівателей і теплообмінних акумуляторів, що перетворюють енергію радіації в теплову енергію і передають її теплоносія. Колектор буває вакуумний, трубний і плоский. У двох перших конструкціях вони чимось схожі на термос: є труба, яка вставлена в іншу, а між ними є вакуум, який створює хорошу теплоізоляцію. За допомогою циліндричних форм труб, промені сонця виявляються на них перпендикулярним чином і можуть передавати багато енергії.
Схема сонячного колектора
В якості теплоносія в подібних конструкціях використовується проста вода. За допомогою такої води можна опалювати кімнату і використовувати її в побутових потребах. При цьому не виділяється вуглекислий газ в повітря, що досить актуально на сьогоднішній день. Крім того, не потрібно якихось витрат на покупку палива, а ефективність сонячних колекторів дорівнює приблизно 78 відсоткам. На більшій території нашої країни під час зимових та осінніх періодів в середньому протягом доби сонце виробляє близько 4,5 кВтг / м2, що дає можливість маленьким колектором з габаритами приблизно 2 на 2 метри нагрівати кожен день до ста літрів рідини.
Як зробити сонячний колектор в домашніх умовах?
Самим універсальним варіантом такої конструкції є створення болгарського інженера Станіслава Станілова. Головний принцип роботи цього колектора - це застосування парникових ефектів. Колектор є поміщеним в теплоізольовані дерев'яні коробки трубчастим радіатором, який зварений сталевими трубами. Для того щоб підводити і відводити воду, використовують водопровідні труби, діаметр яких 1 або ¾ дюйма.
Лист з металу з радіатором перефарбовують в чорний колір, а коробка з усіх боків, за винятком кришки зі скла, перефарбовується в білий колір. Покривне скло, крізь яке пройдуть до радіатора сонячні промені, відмінно герметизується. Як накопичувач тепла тут використовується бочка з металу, вміщена в дощату або фанерну коробку, в порожнині якої кладеться екологічна вата, суха тирса, керамзит, а також пісок.
Розглянемо етапи виготовлення сонячного колектора своїми руками:
- З дощок потрібно сколотити короб, основа якого необхідно посилити за допомогою брусів.
- На підставу необхідно укласти теплоізоляцію, наприклад таку, як пінопласт або мінеральна вата, зверху кладуть залізний лист або жерсть.
- На нього потім потрібно покласти радіатор і закріпити за допомогою хомута зі сталевих смуг.
- Всі з'єднання потрібно герметизувати, а стики і щілини замазувати.
- Труби радіатора з металевими листами фарбують чорною фарбою.
- Короб з баком для рідини потрібно пофарбувати сріблястою фарбою. Ємність для води кладуть в теплоізольоване приміщення або бочку (між баком зі стінами короба потрібно насипати теплоізоляційні матеріали).
- Для того щоб створити постійне невеликий тиск, потрібно купити спеціальну аквакамери, у якій поплавковий клапан, на зразок бачка унітазу. Його ви можете придбати в сантехнічному магазині.
- На горищі споруди під каркасом необхідно розмістити аквакамери з накопичувачем води, тобто ємність начебто бака. Аквакамери необхідно помістити над баком приблизно на відстані 0,8 метра.
- Колектор необхідно розмістити на даху з південного боку будівлі під нахилом близько 45 градусів до горизонту.
- Колектор саморобний готується так, а потім необхідно з'єднати всю систему один з одним за допомогою труб: вони повинні бути півдюймових, при цьому їх слід монтувати в високонапірну частина систем. За допомогою дюймових труб потрібно монтувати низьконапірні елементи. Мінімальна кількість труб повинно бути не менше 12, однак, виходячи з відстані між елементами колектора, стане в нагоді приблизно 16 труб.
- Щоб не з'явилися повітряні пробки, систему потрібно заповнити за допомогою води. При заповненні всієї системи рідиною, з дренажної трубки аквакамери поллється вода.
- Потрібно відкрити вентиль в трубі для того, щоб заповнити ємність.
- Рідина поступово нагріватися. Прогріта вода стікає вгору, при цьому витісняє холодну воду, і та автоматично опиняється в радіаторі.
- Як тільки використовують воду, поплавкові клапани в аквакамери почнуть працювати, і холодна рідина знову опиниться в нижній області системи. Змішування рідини не відбувається.
- Вночі краще зупинити доступ води в ємність, щоб не могли виникнути тепловтрати.