水太陽熱集熱装置の設計図。私たちは太陽エネルギーを本来の目的、つまり自分の手でコレクターを作る方法に使用します。太陽熱温水器「冬季」接続図

ソーラーコレクタは、太陽放射のエネルギーを吸収するために使用され、後でそれを人間が集中、変換して使用できるようにします。

生成されたエネルギーは次の目的で使用されます。

給湯を提供し、住宅用暖房システムを開始します。
さまざまなタイプのプールに常に温水を提供します。
温室の暖房。
工業用のプロセス水の加熱用。

動作原理と範囲

動作原理

デザインとその作成に使用される素材は、太陽エネルギーの消費を最大化するように設計されています。その後、熱に変換され、さらなる使用のために伝達されます。このシステムには、空気と不凍特性を持つ特殊な液体の両方を含めることができます。

その循環は自然な場合もあれば、強制的な場合もあります。

コレクターはあらゆる気候のさまざまな国で使用されています。

その範囲は非常に広いです。

ダーチャ、コテージ、民家向け。
活動の種類や規模を問わず、さまざまな生産複合体。
洗車場、ガソリンスタンドなどで。
児童施設や医療機関で。
鉄道輸送施設において。
ホテル、ショッピング、エンターテイメント複合施設内。
ケータリング施設やオフィスに。

長所と短所

コレクターには次のような幅広い利点があります。

家庭用暖房システムのメンテナンスコストを削減する、給湯を提供します。
家を暖房する可能性電気やガスの供給が中断されたり、一時的に停止したりした場合には、温水も供給されます。
暖房システムの負荷を軽減する、その結果、耐用年数が長くなります。
天然資源の節約そして環境保全。
システムの環境への配慮人間に悪影響を与えることはありません。

欠点は、この装置のコストがかなり高く、設置が難しいことです。

種類

これらのデバイスには 2 つのタイプがあります。それぞれに特定の特性と動作原理があります。

平板コレクター

このようなコレクターは、最大 2.5 メートルのサイズのパネルの形で製造されます。中央には吸収プレートが配置されています。熱伝導性の金属で作られており、銅やアルミニウムがよく使われます。低放射率を特徴とするコーティングでコーティングされています。

これは太陽光線を熱エネルギーの形で最大限に変換するために必要ですが、環境への放出は最小限に抑える必要があります。この吸収層はチューブに接続されています。冷却剤として機能するプロピレングリコールが最も頻繁に循環するのはそれらの中です。

あと、水とか。チューブの下には断熱層があります。吸収体の上には特別な保護ソーラーガラスがあります。最大の処理量を実現するために最小限の鉄含有量が特徴で、本体は断熱材付きの鋼板またはアルミニウムで強化されています。

このタイプは、傾斜屋根または平屋根への設置に使用されます。しかし、どんな場所や位置にも取り付けることができます。このタイプは最も一般的で、暖房システムや水の加熱に広く使用されています。

チューブ状（真空）

別々のチューブで構成されています。その数は 5 ～ 30 個です。各真空管は、その動作原理に基づいたミニコレクターです。それらはすべて 1 つのパネルに結合されます。

チューブの内側には、さらに小さいサイズの同様の部品がもう 1 つあります。二人の間には真空が生じてしまった。上部はソーラーガラスで構成されており、保護の役割を果たします。銅またはアルミニウム製の吸収板が組み込まれています。小さい方のチューブはプレートの下にあり、その中を冷却剤が循環します。この場合の真空は断熱材の役割を果たします。

このような太陽熱収集器は、大気温度が低い条件下では、平らな太陽熱収集器よりもはるかに効率的に動作します。しかし、そのコストははるかに高くなります。

管状コレクターには、デザインの異なる 2 つのタイプがあります。ヒートパイプ付きタイプとダイレクトフロータイプがあります。最初のタイプの利点は、摂氏 -30 度まで、場合によっては -40 度までの温度でも効果的なパフォーマンスが維持されることです。

ダイレクトフローコレクターの特徴は、任意の位置に設置できることと、運転中の熱損失が最小限に抑えられることです。

自分で行うにはどうすればよいですか?

コレクターデバイス

この省エネ装置は自分の手で作ることができます。この場合、実行には多くのオプションがあります。たとえば、窓枠、古い電気ボイラー、冷蔵庫、さらにはペットボトルからも作ることができます。

古い冷蔵庫の部品を使用して作成した、最も単純なマニホールドの 1 つを見てみましょう。このようなコレクターは、技術的なニーズに応じて水を加熱します。

必要な材料と道具

材料：

古い冷蔵庫から取り外したコンデンサー。
木製の梁、5/5 cm。
ゴムマット。
ガラス（窓枠に適しています）。
ホイルのシート。
ネジ、釘。
スコッチ。

ツール:

ハンマー。
ドライバー。

作業を行う前に、冷蔵庫のコイルを洗剤と流水で洗浄する必要があります。これはフロン油を取り除くために必要です。

自家製コレクターの効率を高めるには、コンデンサーの代わりに車のラジエーターを使用できます。

テストにより、このユニットは 2 時間の動作で約 20 リットルの水を 20 度まで加熱できることが示されています。実験中の周囲温度は摂氏+25度でした。

もちろん、そのような装置は効率が低く、熱交換器の空気が入るために故障する可能性がありますが、それにもかかわらず、一定の利点をもたらします。

太陽熱集熱器の効率は材料の反射率と吸収特性に依存するため、これらの特性を高めるために特別なコーティングが発明されてきました。

それぞれが適用される特定の素材に適しています。銅、アルミニウムなどのコーティングがありますが、かなり複雑な方法で塗布されるため、あまり普及していません。

コレクターを選ぶときは考慮する必要があります真空モデルは平らなモデルに比べて壊れやすいですが、損傷した場合は最初のオプションの方がはるかに簡単に修理できます。これを行うには、故障したチューブを交換するだけで済みますが、実際には吸収システム全体を交換する必要があります。
力、1つのコレクターを使用して生成される電力は、複数のリビングルームを暖房し、水を加熱するのに十分です。
コレクターの耐用年数は最大 30 年です。ただし、このデバイスを購入する場合は、真空タイプは他のものに比べて耐久性が低いことを考慮する必要があります。
この装置は自分で設置できますデバイスに付属の説明書を使用してください。このプロセスは非常に労力がかかり、簡単ではありませんが、専門家を誘致するために必要なコストを節約できます。

無料の太陽エネルギーを家の暖房や給湯に利用するのは非常に魅力的です。これは太陽光発電設備を使用して行うことができ、その主な要素は太陽光発電コレクターです。しかし、太陽光発電所の使用を制限する要因の 1 つは、コストが比較的高いことです。しかし、自分で行うこともできます。したがって、この記事では、その動作原理、種類、および家を暖房し、利用可能なさまざまな材料からお湯を供給するために自分の手でソーラーコレクターを組み立てて作成する方法について説明します。

ソーラーコレクターの動作原理と種類

ソーラーコレクタは、太陽のエネルギーを捕らえ、その種類に応じて、その中を循環する液体または空気の熱エネルギーに変換する熱交換器です。コレクタ内で加熱された液体または空気は、給湯または家の暖房に直接、または追加の熱交換器、たとえば間接加熱ボイラーを介して使用されます。このようなコレクターの主なタスクは、できるだけ多くの太陽エネルギーを「捕らえ」、最小限の損失で内部を循環する冷却剤に伝達することです。

ソーラーコレクターの種類

内部で循環および加熱される冷却剤の種類に基づいて、ソーラーコレクターは次のようになります。

液体;
空気。

設計上の特徴と熱交換面のタイプに応じて、次のようになります。

コンテナの形で。
パイプ;
フラット;
真空。

液体ソーラーコレクターは、その名前が示すように、内部を循環して加熱する液体で満たされています。これは普通の水または不凍液（不凍液）です。前者の場合、加熱された水を給湯システム、貯蔵タンク、または間接加熱ボイラーに直接供給でき、後者の場合はボイラーのみに供給できます。このようなコレクターは、家にお湯を供給したり、暖房したりするために使用できます。それはすべて太陽光発電設備の電力に依存します。

空気ソーラーコレクターは主に家庭用暖房に使用されます。部屋からの冷気はそのようなコレクターに供給され、そこで加熱され、自然または強制循環を使用して部屋に戻されます。

これらのタイプの太陽熱集熱器のほとんどは独立して作成できます。想像力を働かせて、プラスチックや金属の容器、パイプ、ホース、使用済みのラジエーター、さらにはビール缶など、入手可能なさまざまな材料を使って作ることができます。以下では、これらおよび他の入手可能な材料を使用して自分で作ることができるソーラーコレクターのいくつかのデザインを見ていきます。

金属またはプラスチックの容器で作られたソーラーコレクター

最も単純なソーラーコレクターは、50〜100リットルの容量の金属またはプラスチックの容器から自分の手で作ることができます。これはいわゆるサマーシャワーで、田舎やダーチャではよく見られます。

金属バレルから水を加熱するためのソーラーコレクター

このようなコレクターに最適な金属製の選択肢は、外側を黒く塗装したステンレス鋼の容器です。確かに、そのような新しいコンテナのコストはかなり高くなります。したがって、使用済みのコンテナを使用することができます。たとえば、古い洗濯機の 2 つのステンレス鋼の容器をタンクに溶接します。亜鉛メッキまたは防水塗料で塗装された鉄金属製の容器を使用することもできます。プラスチック容器は軽量で腐食しないため優れていますが、プラスチックは紫外線にあまり耐えられないため、寿命が短くなります。

樽は家の屋根の南側、または屋外シャワーの真上に設置されます。バレルが密閉されていない場合は、冷たい供給と加熱された供給が下から取られます。取水点での温水の圧力は、設置の高さとバレル内の水のレベルによって決まります。中には冷水が入っており、しばらく温めてから使用します。

バレルが密閉されている場合、冷水は底部から供給され、温水は上部から取られます。このようなコンテナは冷水供給システム（ポンプステーション）に接続されており、加熱された水がバレルに引き込まれると、システムから冷水が出てきて、温水が上部に移動します。

このようなソーラーコレクターの利点は、そのシンプルさです。自分で行うのは簡単です。バレルの形状が円筒形の場合、一日中日光によく照らされます。

この設計の欠点:

暖かい季節にのみ使用できます。
風の強い天候や太陽が雲に覆われている場合は効果がありません。
大きな慣性 - 水を比較的長時間加熱します。
日中に温められた水は夜になると冷えます。

金属パイプからソーラーコレクターを作成して組み立てる方法

シンプルで効果的なソーラーコレクターは、鋼、銅、アルミニウムなどの薄肉金属管から自分の手で作ることができます。これは、板、合板、またはチップボードで作られた断熱ボックス内に配置された管状の熱交換器（ラジエーター）です。

ソーラーコレクタラジエーターを作るのに最適な材料は確かに銅です。熱伝導に優れ、腐食しません。しかし、この材料はかなり高価です。アルミニウム管は銅管よりも安価ですが、溶接が難しい場合があります。

熱交換器を作る最も安価で簡単な方法は、鋼管から作ることです。従来の溶接機を使用して溶接できます。このようなラジエーターを作るには、直径1/2〜1インチの鋼管を使用できます。同時に、冷水の供給と加熱された水の除去には、より大きな直径とより厚い壁のパイプが使用され、熱交換器自体にはより小さな直径とより薄い壁が使用されます。

パイプで作られたソーラーコレクターラジエーターの図

ソーラーコレクタラジエーターの寸法、つまりパイプの長さは、必要な電力によって異なります。ただし、あまり大きくかさばると組み立てや設置が困難になる場合があります。したがって、その寸法が幅0.8〜1 m、高さ1.5〜1.6 mの範囲にあることが最適であり、そのようなコレクタの電力は1.2〜1.4 kWの範囲になります。太陽光発電設備の電力を増やす必要がある場合は、これらのコレクターをいくつか作成し、それらを接続します。

この場合、ソーラーコレクタラジエーターを作成するには、直径3/4〜1インチ、長さ0.8〜1メートルの厚肉パイプ2本と、直径1/2〜3/4の薄肉チューブ12〜18本が必要です。」、長さは1.5〜1.6メートルです。

給排水用の厚肉管に、3～4.5cm単位で小径の薄肉管用の穴を開け、その一方の端を栓をし、もう一方の端にねじを溶接します。または糸が切れてしまいます。

パイプは 1 つのラジエーター構造に溶接され、マットブラックのペイントで塗装されます。

次に、ラジエーター用の断熱ボックスを作成する必要があります。これを行うには、耐湿性合板、チップボード、OSB、またはエッジボードを使用できます。ただし、防水合板（WRP）が最適です。

ボックスの寸法は、ラジエーター、断熱層、およびそれらの間のギャップの寸法を考慮して計算されます。ボックスの側面の高さは、断熱材、パイプ自体の厚さ、底部とボックスを覆うガラスまたはポリカーボネートからの距離（10〜12 mm）を考慮する必要があります。側面の上端にはガラスやポリカーボネートの凹み（溝）が作られています。側壁の1つに給排水管用の穴が開けられています。ボックスの要素はタッピンねじを使用して 1 つの構造に接続されます。

断熱材として、通常（発泡プラスチック）または押出成形のポリスチレンフォーム、および密度が少なくとも25のミネラルウールを使用できます。断熱材の層（少なくとも5 cm）が底部と側面の内側から取り付けられます。箱の。亜鉛メッキ金属のシートまたは厚い箔の層がその上に配置され、これもマットブラックに塗装されます。

ラジエーターはクランプまたはクランプを使用してボックスに固定されており、ボックスの製造段階でその存在を提供する必要があります。クランプの位置とサイズは、ラジエーターの設計とパイプのサイズによって異なります。

ボックスの上部はガラスまたはポリカーボネートで覆われています。カバーは溝（サンプリング）にフィットし、しっかりと固定されます。すべての関節は密閉されています。

ソーラーコレクターの準備ができました。家の南側に地平線に対して35〜45°の傾斜で設置する必要があります。これに基づいて、容量100〜200リットルの断熱温水貯蔵タンクまたは間接加熱ボイラーを含む太陽光発電設備を作成できます。

完成した太陽光集熱器の設置

プラスチックまたは金属プラスチックパイプ製のコレクター

プラスチックのHDPEまたはPPパイプを使用して、自分の手でソーラーコレクターを作成することもできます。プラスチックの熱伝達は金属よりも 13 ～ 15% 低いですが、銅よりもはるかに安価で、黒鋼のように腐食しません。

自分の手で簡単なソーラーコレクターを作成するには、直径13〜20 mmのHDPEパイプをスパイラルの形で箱に置き、クランプで固定し、黒に塗装します。

プラスチック HDPE パイプ製のソーラーコレクターのオプション

ポリプロピレンパイプは曲がりが悪いですが、専用の継手を使用してハンダ付けすることで簡単に接続できます。水中パイプ（水平コレクター）は直径25 mmのPPパイプから、熱交換器自体は直径20 mmのパイプから作ることができます。完成したソーラーコレクターラジエーターを黒に塗装し、金属パイプを使用したバージョンと同じ方法で作られたボックスに取り付けます。

金属プラスチックパイプからソーラーコレクター用のラジエーターを作ることもできます。同時に、PPパイプと同じパターンに従って継手を使用して接続することも、ジグザグ（「蛇」）またはらせんの形で敷設することもできます。 2 番目のオプションはより簡単です。ただし、金属プラスチックパイプの曲げ半径はパイプの直径の7倍以上である必要があることに注意してください。

金属プラスチックパイプ製のソーラーコレクターのオプション

冷蔵庫のラジエーターからのソーラーコレクター

古い冷蔵庫のラジエーターがあれば、それを使ってソーラーコレクターを自作することもできます。これを行うには、フロン残留物を除去するために徹底的にすすぐ必要があります。洗濯中は、漏れがないか気密性もチェックする必要があります。存在する場合は、これらの場所を冷間圧接またははんだ付けによってシールする必要があります。

古い冷蔵庫のラジエーター

ラジエーター自体はマットブラックペイントで塗装する必要があります。

また、太陽光発電設備の種類に応じて、入口および出口のパイプを太陽光発電設備の貯蔵タンクまたは他の要素に接続するための方法を提供することも必要である。これを行うには、たとえば、チューブの端に必要なサイズのネジをはんだ付けしたり、ゴムホースを伸ばしてクランプで固定したりできます。

このようにして準備されたソーラーコレクタラジエーターは、寸法を考慮して作られた断熱ボックス内にクランプで固定されます。ボックス自体は前の場合と同じ方法で作成できます。

家庭暖房用の空気太陽熱集熱器

太陽エネルギーを使用して液体を加熱する上記のソーラーコレクターに加えて、空気を加熱する独自の構造を作成することもできます。このソーラーコレクタは、家の追加暖房に使用できます。部屋からの冷気は熱交換器に供給され、そこで加熱されて部屋に戻されます。

このような太陽光発電設備の熱交換器は、金属板、薄肉の金属パイプ、さらにはビールやその他の飲料の缶で作ることができます。このセクションの別の記事で、そのようなコレクター自体のデザインについて検討します。

自分の手でソーラーコレクターを作った方法：ビデオ

あらゆる種類のソーラーコレクターは、最新の技術と最新の素材を使用して開発されています。このようなデバイスのおかげで、それが起こります 太陽エネルギー変換。結果として生じるエネルギーは、水を加熱したり、部屋、温室、温室を加熱したりすることができます。

デバイス 民家、温室の壁、屋根に取り付けることができます。広い部屋の場合は、工場製のデバイスを購入することをお勧めします。現在、太陽光発電システムは常に改良され続けています。そのため、太陽光パネルの価格が高騰し、消費者の注目を集めています。工場で製造されたデバイスのコストは、その製造に費やされる財務コストとほぼ同じです。価格の上昇は、再販業者の財務上の値上げによってのみ発生します。コレクターのコストは、従来の暖房システムの設置に必要な現金コストに見合ったものになります。

デバイスは自分で構築できます。

今日、そのようなデバイスの製造はますます人気が高まっています。注目に値するのは、ああ 自家製装置の有効性は工場製装置よりも品質が大幅に劣ります。しかし、日曜大工ユニットは、小さな部屋、民家、または別棟を簡単かつ迅速に暖めることができます。

給湯器の設計に関する紹介ビデオ

動作原理

現在までに、さまざまなタイプの太陽熱集熱器が開発されています。

しかし、水加熱の原理は同じです - すべてのデバイスは同じ設計スキームに従って動作します。天気が良いと、太陽光線が冷却剤を加熱し始めます。それは細くエレガントなチューブを通過し、液体のタンクに落ちます。冷却剤とチューブはタンクの内面全体に沿って配置されます。この原理により、装置内の液体が加熱されます。その後、加熱された水は家庭用に使用することが許可されます。したがって、部屋を暖め、加熱された液体をシャワーキャビンの給湯として使用することができます。

水温は開発されたセンサーによって制御できます。液体が所定のレベル以下に冷えすぎると、特別なバックアップ加熱が自動的にオンになります。ソーラーコレクターは電気またはガスボイラーに接続できます。

すべての太陽熱温水器に適した動作図が表示されます。この装置は小さな民家の暖房に最適です。現在までに、平面装置、真空装置、空気装置などのいくつかの装置が開発されています。このようなデバイスの動作原理は非常に似ています。冷却剤は太陽光線によって加熱され、さらにエネルギーが放出されます。しかし、仕事においては多くの違いがあります。

さまざまな種類の代替熱源に関するビデオ

平板コレクター

このような装置内の冷却剤の加熱は、プレートアブソーバーのおかげで発生します。熱を必要とする金属の平板です。プレートの上面は、特別に開発された塗料で濃い色合いに塗装されています。蛇行管が装置の底部に溶接されています。

従来のエネルギー源のコストの上昇により、個人住宅の所有者は、自宅の暖房や給湯のための代替オプションを探すようになっています。暖房システムを選択する際には、問題の経済的要素が重要な役割を果たすことに同意します。

エネルギー供給の最も有望な方法の 1 つは、太陽放射の変換です。この目的のために、太陽光発電システムが使用されます。設計の原理と動作メカニズムを理解すれば、自分の手で暖房用のソーラーコレクターを作ることは難しくありません。

ソーラーシステムの設計上の特徴、簡単な組み立て図、使用できる材料について説明します。作業の段階には視覚的な写真が添えられており、資料は自家製コレクターの作成と委託に関するビデオで補足されています。

現代の太陽系は熱源の 1 つです。これらは、太陽放射を住宅所有者に役立つエネルギーに変換する補助暖房装置として使用されます。

寒い季節に給湯と暖房を十分に提供できるのは南部地域だけです。それは、十分に広い面積を占め、木陰のないオープンエリアに設置されている場合に限ります。

種類が多いにもかかわらず、動作原理は同じです。いずれも、熱エネルギーを供給して消費者に伝達するデバイスが連続して配置された回路です。

主な動作要素はソーラーコレクターです。写真乾板の技術は、管状コレクターの技術よりも多少複雑です。

この記事では、2 番目のオプションであるソーラーコレクターシステムについて説明します。

ソーラーコレクターは依然として補助エネルギー供給者として機能します。晴れの日の明確な日数を予測できないため、家の暖房をソーラーシステムに完全に切り替えるのは危険です

コレクタは、出力ラインと入力ラインに直列に接続されるか、コイルの形で配置されたチューブのシステムです。プロセス水、空気流、または水とある種の不凍液の混合物がチューブ内を循環します。

循環は、蒸発、ある凝集状態から別の凝集状態への移行による圧力と密度の変化などの物理現象によって刺激されます。

太陽エネルギーの収集と蓄積は吸収体によって行われます。これは、外面が黒くなった固体金属プレート、またはチューブに取り付けられた個々のプレートのシステムのいずれかです。

本体上部、蓋の製造には光透過性の高い素材を使用しています。これは、プレキシガラス、同様のポリマー材料、強化タイプの従来のガラスなどです。

エネルギーロスをなくすため、機器裏側のボックス内に断熱材を入れています。

ポリマー材料は紫外線の影響をあまり許容しません。どの種類のプラスチックも熱膨張係数がかなり高いため、ハウジングが減圧されることがよくあります。したがって、コレクタ本体の製造におけるそのような材料の使用は制限されるべきである。

冷却剤としての水は、秋から春にかけて追加の熱を供給するように設計されたシステムでのみ使用できます。一年中ソーラーシステムを使用する予定の場合は、最初の寒波が来る前に、プロセス水を不凍液と混合したものに変更してください。

コテージの自律暖房や集中ネットワークとは関係のない小さな建物を暖房するために太陽熱集熱器が設置されている場合、最初に暖房装置を備えた単純な単一回路システムが構築されます。

チェーンには循環ポンプや加熱装置は含まれておりません。このスキームは非常に単純ですが、晴れた夏にのみ機能します。

二重回路技術構造にコレクタが含まれる場合、すべてがはるかに複雑になりますが、使用に適した日数の範囲は大幅に増加します。コレクタは 1 つの回路のみを処理します。主な負荷は電気またはあらゆる種類の燃料で動作するメイン暖房ユニットにかかります。

家庭の職人は、より安価なオプション、つまりスパイラル熱交換器を発明しました。

興味深い予算ソリューションは、柔軟なポリマーパイプで作られたソーラーシステムの吸収体です。入口と出口で装置に接続するには適切な継手が使用され、太陽熱集熱器熱交換器を製造できる材料の選択肢は非常に多岐にわたります。これは、古い冷蔵庫の熱交換器、ポリエチレン製の水道管、スチールパネルのラジエーターなどです。

効率の重要な基準は、熱交換器を構成する材料の熱伝導率です。

自己生産の場合、銅が最良の選択肢です。熱伝導率は394 W/m²です。アルミニウムの場合、このパラメータは 202 ～ 236 W/m² の範囲で変化します。

ただし、銅パイプとポリプロピレンパイプの熱伝導率パラメータに大きな違いがあるからといって、銅パイプを備えた熱交換器で数百倍の量の熱水が生成されるわけではありません。

同等の条件下では、銅パイプで作られた熱交換器の性能は、金属とプラスチックのオプションの性能よりも 20% 効率的になります。したがって、ポリマーパイプで作られた熱交換器には生存する権利があります。さらに、そのようなオプションははるかに安価になります。

パイプの材質に関係なく、溶接とネジの両方のすべての接続はシールする必要があります。パイプは互いに平行に配置することも、コイルの形で配置することもできます。

コイル型回路により接続の数が減り、漏れの可能性が減り、冷却剤の流れがより均一になります。

熱交換器が入っているボックスの上部はガラスで覆われています。代わりに、アクリル類似物やモノリシックポリカーボネートなどの最新の素材を使用することもできます。半透明の素材は滑らかではなく、溝が入っている場合やマットな場合があります。

このトピックに関する結論と役立つビデオ

基本的なソーラーコレクターの製造プロセス:

太陽光発電システムの組み立てと試運転の方法:

当然のことながら、自作の太陽熱集熱器は工業用モデルと競合することはできません。入手可能な材料を使用して、工業デザインが持つ高い効率を達成することは非常に困難です。ただし、既製の設備を購入する場合に比べて、経済的コストははるかに低くなります。

ソーラーコレクターは、太陽エネルギーの使用による熱エネルギーの代替源です。現在、この便利な装置はもはや革新的なものではありませんが、誰もがそれを設置する余裕があるわけではありません。計算してみると、平均的な家庭の家庭ニーズを満たすコレクターの購入と設置には 5,000 米ドルかかる可能性があります。もちろん、そのような資金源が報われるまでにはかなり長い時間がかかるでしょう。しかし、ソーラーコレクターを自分で作って設置してみてはいかがでしょうか?

標準デバイスは金属板の形状をしており、プラスチックまたはガラスのケースに入れられています。このプレートの表面は太陽エネルギーを蓄積し、熱を保持し、暖房、給湯などのさまざまな家庭のニーズに応じてそれを伝達します。統合コレクターにはいくつかのタイプがあります。

累積的な

ストレージコレクターは、熱サイフォンコレクターとも呼ばれます。ポンプを使わないこの DIY ソーラーコレクターが最も収益性が高くなります。その機能により、水を加熱するだけでなく、温度を必要なレベルにしばらく維持することもできます。

この太陽熱収集器は、断熱ボックス内に配置された水で満たされたいくつかのタンクで構成されています。タンクはガラスの蓋で覆われており、そこから太陽光が差し込み、水を加熱します。このオプションは最も経済的で、操作とメンテナンスが簡単ですが、冬季の効果は実質的にゼロです。

フラット

これは大きな金属板 - 吸収体であり、ガラス蓋付きのアルミニウムケースの内側にあります。 DIY の平板ソーラーコレクターは、ガラスカバーを使用するとより効率的になります。耐雹性ガラスを通して太陽エネルギーを吸収し、光をよく透過し、実質的に反射しません。

ボックス内には断熱材が入っており、熱損失を大幅に軽減できます。ウェーハ自体は効率が低いため、アモルファス半導体でコーティングすることで熱エネルギーの蓄積率を大幅に高めます。

スイミングプール用のソーラーコレクターを自分の手で作成する場合、フラットな統合デバイスが優先されることがよくあります。ただし、家庭用のお湯の沸かしや部屋の暖房など、他の作業にも同様に対応します。フラットは最も広く使用されているオプションです。ソーラーコレクター用の吸収体を銅から自分の手で作ることが望ましいです。

液体

名前から、その中の主な冷却剤が液体であることは明らかです。自分で行う水ソーラーコレクターは、次のスキームに従って作成されます。太陽エネルギーを吸収する金属板を通して、熱はそれに取り付けられたパイプを通って水や不凍液の入ったタンクに、あるいは消費者に直接伝えられます。

2本のパイプがプレートに近づきます。そのうちの 1 つを介して、冷水がタンクから供給され、2 つ目を通して、すでに加熱された液体がタンクに入ります。パイプには入口と出口の開口部が必要です。この加熱回路は閉回路と呼ばれます。

ユーザーのニーズを満たすために加熱された水が直接供給される場合、そのようなシステムはオープンループと呼ばれます。

非ガラスのものは、スイミングプールの水を加熱するためにより頻繁に使用されるため、そのような熱太陽熱コレクターを自分の手で組み立てるには、高価な材料を購入する必要はありません - ゴムやプラスチックで十分です。ガラス張りのものは効率が高いため、家を暖め、消費者にお湯を供給することができます。

空気

エア装置は、水を冷却剤として使用する上記の類似品よりも経済的です。空気は凍らず、漏れず、水のように沸騰しません。このようなシステムで漏れが発生しても、それほど大きな問題は発生しませんが、どこで漏れが発生したかを特定することは非常に困難です。

自社生産は消費者にとってそれほどコストがかかりません。ガラスで覆われた採光パネルが断熱板との間にある空気を温めます。ざっくり言うと、内部に空気が入る空間を持った平板状のコレクターです。冷たい空気が内部に入り、太陽エネルギーの影響で暖かい空気が消費者に供給されます。

ダクトまたはプレートに直接取り付けられたファンは循環を改善し、装置内の空気交換を改善します。ファンは動作するために電気を使用する必要があるため、あまり経済的ではありません。

このようなオプションは耐久性と信頼性が高く、液体を冷却剤として使用するデバイスよりもメンテナンスが簡単です。セラー内の気温を望ましい温度に維持したり、太陽熱集熱器で温室を加熱したりするには、このオプションだけが適しています。

使い方

コレクタは、蓄光器、つまり太陽光受光パネルを使用してエネルギーを収集します。太陽光受光パネルは光を蓄積金属板に伝送し、そこで太陽エネルギーが熱エネルギーに変換されます。プレートは、液体または空気のいずれかである冷却剤に熱を伝達します。水はパイプを通して消費者に送られます。このようなコレクターの助けを借りて、家を暖房したり、さまざまな家庭用の水を沸かしたり、プールを温めたりすることができます。

エアコレクタは主に部屋の暖房や室内の空気の予熱に使用されます。このようなデバイスを使用すると、節約できるのは明らかです。第一に、燃料を使用する必要がなく、第二に、電力消費量が削減されます。

コレクターの使用から最大限の効果を得て、1 年のうち 7 か月間無料で水を加熱するには、広い表面積と追加の熱交換装置が必要です。

エンジニアのスタニスラフ・スタニロフは、最も汎用性の高いソーラーコレクターの設計を世界に提示しました。彼が開発した装置を使用する主なアイデアは、コレクター内に温室効果を生み出して熱エネルギーを得るというものです。

コレクターのデザイン

このコレクターのデザインは非常にシンプルです。本質的に、これはラジエーターに溶接された鋼管で作られた太陽熱集熱器であり、断熱材で保護された木製の容器に置かれています。断熱材としては、ミネラルウール、発泡ポリスチレン、ポリスチレンなどが使用できます。

亜鉛メッキ金属シートがボックスの底に配置され、その上にラジエーターが取り付けられます。シートとラジエーターは両方とも黒に塗装され、ボックス自体は白いペイントで覆われています。もちろん容器はガラス蓋で覆われており、しっかりと密閉されます。

製造用材料・部品

家を暖房するためのこのような自家製ソーラーコレクターを構築するには、次のものが必要です。

蓋の役割を果たすガラス。そのサイズは箱の寸法によって異なります。効率を良くするには、1700 mm x 700 mm のガラスを選択することをお勧めします。
ガラスフレーム - 角から自分で溶接したり、木の板から組み立てたりできます。
ボックス用のボード。ここでは、古い家具や板の床を解体したものでも、どんなボードでも使用できます。
レンタルコーナー。
カップリング;
ラジエターアセンブリ用のパイプ。
ラジエーターを取り付けるためのクランプ。
亜鉛メッキ鉄板。
ラジエターの入口および出口パイプ。
容量200〜300リットルのタンク。
アクアチャンバー;
断熱材（発泡ポリスチレンシート、発泡ポリスチレン、ミネラルウール、エコウール）。

作業の段階

自分の手でスタニロフコレクターを作る段階：

コンテナは板で作られており、その底は梁で補強されています。
底部には断熱材が設置されています。熱交換器からの熱漏れを防ぐために、ベースは特に慎重に断熱する必要があります。
その後、亜鉛メッキ板がボックスの底に配置され、パイプから溶接されたラジエーターが取り付けられ、鋼製クランプで固定されます。
ラジエーターとその下のシートは黒に塗装され、ボックスは白またはシルバーに塗装されます。
水タンクは暖かい部屋のコレクターの下に設置する必要があります。給水タンクとコレクターの間には、パイプを暖かく保つために断熱材を設置する必要があります。タンクは、膨張した粘土、砂、おがくずなどを注ぐことができる大きな樽の中に置くことができます。したがって絶縁します。
ネットワーク内に圧力を発生させるために、タンクの上にアクアチャンバーを設置する必要があります。
日曜大工のソーラーコレクターの設置は屋根の南側で行う必要があります。
システムのすべての要素の準備ができて設置されたら、それらを半インチのパイプでネットワークに接続する必要があります。熱損失を減らすためにパイプは十分に断熱されている必要があります。
工場の装置は長持ちしないため、ソーラーコレクターのコントローラーを自分の手で構築することをお勧めします。

サイズの計算

自分の手で暖房用のソーラーコレクターを作成するための寸法の計算は、まず第一に、このデバイスが想定する暖房システムの負荷を決定することを目的としています。言うまでもなく、これは太陽エネルギーだけでなく、いくつかのエネルギー源を組み合わせて使用することを意味します。この問題では、他のシステムと相互作用するようにシステムを配置することが重要です。そうすれば、最大限の効果が得られます。

コレクタ領域を決定するには、それがどのような目的で使用されるか (暖房、給湯、またはその両方) を知る必要があります。設置が計画されているエリアの水道メーターのデータ、暖房の必要性、日射量のデータを分析することで、集水器の面積を計算できます。さらに、ネットワークに接続する予定のすべての消費者（洗濯機、食器洗い機など）の温水ニーズを考慮する必要があります。