Když se řekne sluneční kolektor, mnoho lidí si okamžitě vybaví konvenční tekutá plochá zařízení. V nich se energie slunečního záření přeměňuje na teplo a předává se chladicí kapalině. To druhé hraje nemrznoucí kapalina nebo obyčejná voda. Často je lze nalézt na fasádách a střechách soukromých domů v jižních oblastech. Existuje však vzduchový sluneční kolektor, o kterém bude dnes řeč. Tato zařízení jsou mnohem méně běžná, ale mají dobrou účinnost a lze je úspěšně použít pro určité účely. Konstrukce vzduchových kolektorů je navíc jednodušší než u kapalinových. Jsou také levnější a bezpečnější. To vše přispívá k tomu, že mnoho lidí vyrábí takové kolektory vlastními silami, ačkoli existuje mnoho továrních řešení. Kolektory se od solárních panelů liší tím, že přijatou energii okamžitě uvolňují pro užitečnou práci (ohřev), než aby ji ukládaly. Dnes budeme hovořit o designu vzduchových kolektorů a jejich odrůdách.
Jak vzduchový solární kolektor funguje a jeho vlastnosti?
Dá se říci, že vzduchový solární kolektor je jedním z nejjednodušších konstrukcí, které se používají k přeměně sluneční energie. Téměř každý ví, co je skleník. Sluneční záření proniká průhledným povlakem (sklo, polykarbonát atd.) a je obsaženo v omezeném prostoru. K cirkulaci vzduchu v rozdělovači lze využít jiný fyzikální jev. Ohřátý vzduch je lehčí než studený. Stoupá nahoru, což zajišťuje jeho pohyb v kolektoru. Ale často je v nich instalováno nucené větrání.
Schéma činnosti vzduchového solárního kolektoru
Jednoduše řečeno, studený vzduch vstupuje do vzduchového potrubí a ohřátý vychází ven. Stupeň ohřevu se může výrazně lišit mezi různými typy zařízení a v závislosti na klimatu, kde se kolektor používá. Nejjednodušší možností je plochý absorbér. Jeho konstrukce zahrnuje absorpční panel, trubice a ventilátor, pokud je kolektor vyroben s nucenou ventilací. Konstrukce je instalována na stěně místnosti, která bude vytápěna. Poté provede vstup a výstup potrubí do budovy a připojení k ventilačnímu systému. Pomocí potrubí můžete vytápět všechny místnosti v domě. To ale bude vyžadovat výkonný kolektor s velkou plochou.
Absorpční okruh kolektoru je tvořen absorbérem, tepelnou izolací a povlakem propouštějícím světlo. Tyto prvky jsou umístěny v krabici. Pro zachování tepla jsou boční stěny a zadní strana izolovány tepelnou izolací. Na tepelně-izolační vrstvě je umístěn absorbér, který je často vyroben z kovu (hliník, měď). Je natřený matnou černou barvou, která umožňuje nasbírat maximální množství slunečního záření. Určující vlastností absorbéru je tepelná vodivost.
Poslední fází je vytvoření průhledného ochranného nátěru. Použitý povlak je sklo, průhledný plast a polykarbonát. Právě polykarbonát nejčastěji používají ti, kteří si vyrábějí vlastní vzduchové potrubí. Je levnější a není o moc horší než sklo. Poté zbývá pouze připojit vstupní a výstupní potrubí, kterými bude vzduch přiváděn a odváděn.
Návrh vzdušného solárního kolektoru
Pokud nedochází k nucenému větrání, pak může vzduch cirkulovat pod vlivem přírodních procesů. Ohřátý vzduch stoupá nahoru a studený klesá. Takové provedení je však vzácné. Když se totiž vzduch pohybuje pomalu, dochází k velkým tepelným ztrátám. Proto se ve většině případů do potrubí systému vkládá ventilátor, který zvyšuje rychlost cirkulace a snižuje tepelné ztráty. Samozřejmostí jsou další energetické náklady na napájení ventilátoru.
Stojí za to okamžitě pochopit, že tepelná vodivost vzduchu je mnohem nižší než voda. To znamená, že z hlediska účinnosti je vzduchový kolektor výrazně horší než kapalinový. Všechny spoje a spoje musí být pečlivě izolovány, aby se zabránilo tepelným ztrátám. Rozdělovač vzduchu je vždy nejlepší umístit na stěnu budovy. Pokud jej nainstalujete samostatně, pak ztráty na potrubí výrazně sníží účinnost instalace.
Přes všechny své nedostatky je vzduchový kolektor vynikající pro ohřev vzduchu v místnosti s rozdílem mezi vnějškem a uvnitř nejvýše 15-17 stupňů. Pokud jej potřebujete více zahřát, je lepší použít kapalný přístroj. Nejčastěji se solární kolektory s energií vzduchu používají v různých zařízeních pro sušení zeleniny v zemědělství. Méně často se používají v systémech rekuperace vzduchu. A poměrně často je lze nalézt v soukromém sektoru pro vytápění domácností. Vzduchové modely nemohou nahradit kapalinové kolektory, ale za určitých podmínek mohou snížit náklady na energie.
Výhody a nevýhody vzduchových kolektorů
Výhody vzduchových kolektorů:
- Jednoduchost;
- Láce;
- Efektivní při použití v sušících systémech.
- nízká účinnost;
- nízká tepelná kapacita vzduchu (to vede ke zvětšení rozměrů takových zařízení);
- Pro zvýšení účinnosti je nutné integrovat kolektor do vytápěné místnosti.
Možnosti vzduchového potrubí
Technologie obecně
Absorpční box se instaluje vždy na jižní stranu objektu, na fasádu nebo na střechu. Rozměry se volí v závislosti na objemu vytápěné místnosti. V zásadě je velikost omezena pouze rozměry stěny samotné místnosti a finančními možnostmi. Prvním krokem je zhotovení rámu kolektoru. Můžete použít dřevo nebo desky.
Pokud to uděláte z desek, bude rám muset být ještě vyztužen dřevem. Dřevěné podlahy musí být vyrobeny po délce korpusu v poměru 1 x 1 až 1,5 metru. Bez toho nebude dosaženo pevnosti konstrukce. Při použití skleněných nebo dvojitých oken jako krytiny je nutné rám vyztužit. Jinak sklo dlouho nevydrží.
Pouzdro pro vzduchový solární kolektor
Po výrobě je tělo připevněno ke stěně domu. Všechny mezery, které existují mezi krytem a stěnou, jsou izolovány polyuretanovou pěnou. Po stranách jsou provedeny vstupní a výstupní otvory pro přívod a odvod vzduchu. Trubky z nich by měly okamžitě vstoupit do domu a část venku by měla být obalena tepelnou izolací.
Pokud jde o absorbér, můžete najít různé možnosti. Některé z nich budou popsány níže. Pro tuto roli se nejlépe hodí kovové pletivo. Dobré účinnosti je dosaženo použitím děrovaných plechů. Hliník je nejvhodnější pro roli kovu, protože má vysokou tepelnou vodivost a mírné náklady. Zahřívání bude také záviset na ploše sítě nebo desky. Čím je větší, tím lépe se bude vzduch ohřívat. Mnoho z nás má ale omezené finanční prostředky a ne každý si může dovolit takový luxus jako hliníkové pletivo. Ve většině případů se tedy používá jednoduchá kovová síť. Povrch absorbéru je potažen matnou černou barvou pro zvýšení selektivních vlastností.
Na otvorech musíte udělat ventil, aby během chladného období neproudil studený vzduch zpět do místnosti. K tomuto účelu můžete použít kus polyethylenu, který je připevněn k otvoru nahoře. Navíc je nutné na vstupu do kolektoru instalovat jemnou síťku, která funguje jako filtr. Jedná se o ochranu proti padajícímu prachu a nečistotám. Pokud se tak nestane, sklo nebo polykarbonát se rychle zašpiní a propustnost slunečního záření (a tím i účinnost) se výrazně zhorší. Síťovina se musí pravidelně prát, aby se odstranil prach a udržela se průchodnost na normální úrovni.
Solární absorbér vzduchu
Poté musíte nainstalovat průhlednou ochrannou vrstvu. Může to být tvrzené sklo, různé typy polykarbonátu, průhledná břidlice, dvojitá skla nebo něco jiného. Hlavní je nezapomenout, že solární kolektorová skříň musí být utěsněna a všechny trhliny musí být bezpečně utěsněny. Okno s dvojitým zasklením je nejvhodnější, ale stojí mnohem více, ale existují různé typy dostupnějšího polykarbonátu. Pomocí tohoto schématu to můžete udělat sami zahřátím kurníku nebo jakékoli jiné přístavby.
Poté je na vrchní část solárního kolektoru instalována ochranná vrstva. Pokud je použito sklo, musí být temperováno. Používají také průhlednou břidlici, okna s dvojitým zasklením a polykarbonát. Aby byla krabice vzduchotěsná, musí být všechny švy utěsněny tmelem. V důsledku toho můžete jednoduše vyrobit vzduchový kolektor pro vytápění hospodářských budov nebo místností v domě.
Zpět k obsahu
Použití odtokových trubek
Takové solární kolektory se umisťují na celou stěnu vytápěné místnosti. Na podzim a na jaře vám tato instalace umožňuje výrazně ušetřit na tepelném vytápění. Materiály jsou vybírány s ohledem na rozměry. Rám je vyroben z desek vyztužených dřevem a zadní stěna je vyrobena z překližky odolné proti vlhkosti. Je lepší vzít tloušťku alespoň 10 mm. Absorbér je vyroben z odpadních trubek. Bylo by dobré, kdyby měly obdélníkový tvar. Jako substrát je použit tenký hliníkový plech. K izolaci zadní stěny je použita minerální vata, k izolaci bočních stěn pouzdra polystyren.
Rozvod vzduchu vyrobený z odpadních trubek
Obecně se postup montáže kolektoru z odtokových trubek neliší od výše popsané standardní technologie. Nejprve je vyrobeno dřevěné pouzdro ve formě otevřené krabice. Jeho hloubka by měla být o 2-3 centimetry vyšší než průměr trubek. Po zaizolování zadních a bočních ploch se na dno položí minerální vlna. Je pokryta hliníkovým plechem a trubky jsou k ní připevněny montážní páskou a samořeznými šrouby. Délka odtokových trubek by měla být taková, aby končily ve vzdálenosti 20 centimetrů od jednoho z konců. Jejich okraje jsou upevněny dřevěnou přepážkou s výřezy pro trubky. Na jednu stranu umístíme vstupní a výstupní otvory a na opačnou uděláme přepážky, které budou oddělovat proudy vzduchu.
Po instalaci natřeme všechny vnitřky vzduchového potrubí černou barvou. Po vysušení se položí sklo nebo polykarbonát. Vše je pečlivě utěsněno ve švech. Poté je solární kolektor instalován na jižní straně domu. Doporučuje se vyrobit spolehlivé podpěry nebo je dokonce připevnit k budově. Dále jsou potrubí připojena k větrání domu a je instalován ventilátor pro provádění nuceného větrání.
Rozvod vzduchu pro okno
Aby se nestavěly velké konstrukce, byla vynalezena možnost se vzduchovým kolektorem na okně. Je lehký a lze jej snadno sundat. Je třeba říci, že takový kolektor je poměrně účinný a dokáže místnost docela dobře vytopit. Je vyrobena z hliníku.
K výrobě rámu se používají hliníkové rámy. Výtvor lze připevnit k oknu s dvojitým zasklením, stejně jako moskytiéru.
Rozvod vzduchu pro okno
Na výrobu zadní stěny je použit středně silný hliníkový plech. V tomto případě se nebude mačkat. Do zadní stěny je dole a nahoře vyvrtána dvojice řad otvorů. Studený vzduch bude vstupovat do spodních otvorů a ohřátý vzduch bude vycházet z horních otvorů. Samozřejmě to nebude moc horké. Ale teplo je docela možné. Hliníkový plech lze zajistit pomocí fóliové pásky. Mohou uchopit list uprostřed a v rozích. Pro zpevnění zadní stěny můžete také nainstalovat hliníkový profil.
Jako absorbér lze použít černou folii používanou ve fotografii. Najít to je ale problematické. A obvykle je problém vyřešen instalací hliníkového plechu natřeného černě. Rozměry tohoto listu odpovídají zadní stěně. Zajistěte ji stejnou fóliovou páskou a umístěte horní rám. Seshora je upevněna stejnou páskou po obvodu.
Fólie je vhodná pro roli slunečního záření propouštějícího nátěru. Můžete si vzít ten, ve kterém je zabaleno jídlo. Skříň kolektoru musí být utěsněna. Po montáži se solární kolektor instaluje na okno orientované na jih.
Solární kolektor vzduchu z vlnitého plechu
Tento typ trochu připomíná design vyrobený ze čtvercových odtokových trubek, ale je jednodušší a lze jej vyrobit rychleji. Krabice požadované velikosti je vyrobena z desek a dřeva. Dno je vyrobeno z překližky, na které je umístěna minerální vata. Nezapomeňte ve spodní části udělat otvor, aby mohl unikat vzduch. Dále je vlnitý plech položen a natřen matnou černou barvou. Vlnitý plech musí mít vysoký profil. Plech je perforovaný, aby mohl procházet vzduch.
Rozdělovač vzduchu z vlnitého plechu
Konstrukce je nahoře opláštěna polykarbonátem a důkladně izolována. Přirozeně musí být v pouzdře otvor pro nasávání studeného vzduchu a výstup ohřátého vzduchu. Ten musí mít nainstalovaný ventilátor. Solární vzduchový kolektor tohoto typu zajišťuje ohřev přibližně o 20-25 stupňů oproti venkovnímu vzduchu. A to je docela dost pro udržení mikroklimatu. Zároveň je zde stále neustálé proudění čerstvého vzduchu.
Toto jsou možnosti pro solární vzduchové kolektory. Variací je mnohem více. Například z plechovek od piva. Všechny příklady nelze zahrnout do jednoho článku.
Zpět k obsahu
Опрос
Pokud vám tento článek přišel užitečný, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. To pomůže rozvoji webu. Hlasujte v anketě níže a ohodnoťte materiál! Opravy a doplnění článku prosím zanechte v komentářích.
Zpět k obsahu
Je možné sestavit alternativní systém vytápění místností s minimálními náklady, ale s působivou účinností pomocí vzduchového solárního kolektoru. Taková zařízení na Západě se vyrábějí v průmyslovém měřítku a hustota distribuce, například v Belgii, dosahuje 0,4 m 2 na osobu. V Rusku jsou vzdušné sluneční kolektory prakticky neznámé, sbírají je řemeslníci pro osobní potřebu. Podle statistik připadá na každého obyvatele Ruské federace pouze 2 centimetry čtvereční (!) plochy takových staveb.
Popis a princip činnosti vzduchových slunečních kolektorů
Základ dokonale fungujícího vzduchového solárního kolektoru (ASC) bude snazší pochopit, pokud se k čistému skeletu postupně přidají další designové prvky zvyšující účinnost.
Základem VSK je adsorbér, který pohlcuje sluneční záření, poté předává energii vzduchu, který se do místnosti dostává potrubním systémem.
Tento velmi jednoduchý systém se nazývá SolarWall a nemá ani pokrytí. Jako absorbér tepla je použit plech s mnoha drobnými otvory, které na zadní straně ústí do systému vzduchovodů, které jsou spojeny do jednoho celku.
Výhodou SolarWall je, že zachycuje ohřátý vzduch z přední strany a navíc v zimě dodatečné oslunění zajišťují sluneční paprsky odrážející se od sněhové pokrývky.
Vzduch ohřátý v mezní vrstvě (3-7 mm od povrchu stěny), proudící vzhůru, vstupuje do těchto otvorů a poté do celkového systému vzduchového potrubí.
Design působí neohrabaně, skoro jako hračka, ale pro svou jednoduchost a efektivitu byl spolu s elektrickou žárovkou a parním strojem řazen mezi výjimečné vynálezy průmyslové éry. Z 1 m2 takového solárního vzduchového kolektoru SolarWall se v zimě shromáždí až 0,6 kW tepla. Od poloviny 90. let je téměř polovina komerčních a průmyslových budov v Kanadě dokončena takovými panely.
Uzavřené vzduchové solární kolektory
Umístěním adsorbéru pod sklo se účinnost systému několikanásobně zvýší, což však vyžaduje i změnu konstrukce zařízení. Sluneční záření se totiž po pohlcení adsorbérem přemění z viditelné části spektra na infračervené (tepelné). Ukazuje se, že povrch absorbuje viditelné světlo a vyzařuje teplo.
Aby se zabránilo úniku cílového zdroje, je adsorbér umístěn v ploché krabici a nahoře zakrytý sklem. V ideálním případě se používá nízkoemisivní K-sklo nebo I-sklo.
Informace: nízkoemisní sklo je na jedné straně potaženo tenkou vrstvou kovu, která propouští viditelné světlo, ale odráží infračervené světlo. K-sklo odráží asi 45 % tepla a jeho povlak je velmi odolný. I-sklo vrací více než 95 % tepelného záření, ale kovová vrstva se snadno poškodí.
Také by se vám mohly líbit následující materiály:
Pro adsorbér lze použít plech (cín, tloušťka 0,2-0,4 mm).
V tomto případě je v horní části kolektoru vyříznuta pouze jedna trubka, kterou je nasáván teplý vzduch.
Často existují konstrukce, kde jsou improvizované vzduchové kanály sestaveny z kovových plechovek nealkoholických nápojů po prvním odříznutí koncových ploch.
Absorbér vzduchového solárního kolektoru musí být pokryt co nejtenčí vrstvou černé barvy. Pro zamezení tepelných ztrát jsou všechny vnitřní povrchy opatřeny tepelně izolačními materiály. Za jasného slunečného dne může ohřev dosáhnout 80˚C, proto se používají tepelné izolátory z minerální vlny, protože polymery plněné plynem podléhají při této teplotě tepelné destrukci.
Těsnost vzduchového solárního kolektoru je nepostradatelnou vlastností vysoké účinnosti.
Možnosti integrace vzdušného solárního kolektoru do soukromého domu
Existují dva možné způsoby připojení VSK pro vytápění domu – trvalé a mobilní.
Stacionární VSK je vytvořen podle principu „větraných fasád“, ale místo obvyklé dekorativní krytiny je dům opláštěn perforovanými plechy tmavé barvy. V horní části stěny je zabudován tepelně izolovaný vzduchovod, kterým je přiváděn vzduch do místností.
Tato možnost zajišťuje stálé větrání a přísun čerstvého vzduchu, ale provoz systému není zajištěn přirozenou cirkulací, ale nucenou cirkulací. K tomu je integrován potrubní ventilátor. Ve většině projektů jsou ventilátory poháněny alternativními zdroji energie, jako jsou solární panely.
Nevýhodou a výhodou SolarWall jsou dvě strany téže mince.
Na jednu stranu do místnosti vstupuje čerstvý vzduch o teplotě ≈55˚C, což je pozitivní stránka. Ale bylo empiricky prokázáno, že pokud by vzduch cirkuloval v kruhu, jeho teplota by dosáhla 70-75˚C.
Mobilní verze vzduchového solárního kolektoru
Dobře sestavený VSK je obdélníkový modul 1 x 2 metry, tloušťka 10-15 cm.
Ačkoli neexistuje žádná oficiální standardní velikost, většina návrhů se do těchto parametrů vejde. Na zadní straně mají dva otvory:
- Nahoře je výstup ohřátého vzduchu;
- Zespodu – přívod chladného vzduchu.
Vzduchový solární kolektor je zapojen do uzavřeného cyklu, tzn. studený vzduch je odebírán z domu, je ohříván adsorbérem a vstupuje do místnosti výstupním kanálem.
Kreativita zvyšuje produktivitu
Po instalaci jednoho vzduchového solárního kolektoru můžete sestavit druhý, třetí atd. a spojit je do společného systému. Ale teplo přijaté v domě lze také akumulovat, aby v noci dále vyhřívalo místnost.
Několik modulů může dodávat horký vzduch do speciálně položené konstrukce akumulace tepla. V některých případech se za tímto účelem nalije mezi podlahové trámy vrstva štěrku.
Přívod horkého vzduchu prohřeje dům lépe, pokud do místností vstupuje malými vzduchovými kanály integrovanými do soklových lišt. Před 20 lety byl v Itálii vyvinut systém Barra Thermosyphon, který je mimo Apeninský poloostrov málo známý. Pro jeho realizaci je již ve fázi výstavby do betonové podlahové mazaniny položen systém vzduchového potrubí, kterým prochází horký vzduch. Betonový základ se během dne zahřívá a v noci uvolňuje teplo do místnosti.
Ještě zajímavější je systém termosifonového vařáku, který je vytápěn vzduchovým solárním kolektorem. Ve schematické podobě jej lze znázornit jako automobilový chladič, který je ofukován horkým vzduchem a ohřívá vodu.
Při správném umístění bude chladicí kapalina přirozeně cirkulovat a ukládat energii v tepelném akumulátoru. V noci se proces spustí v opačném směru, ale uzavřením klapky bude vzduch ohřátý z vody proudit do místnosti, nikoli do solárního kolektoru.
Teplá podlaha ze solárního kolektoru vzduchu
Pokud chcete, integrací motoru Sterling do proudu teplého vzduchu můžete dokonce alternativním způsobem vyrábět elektřinu ze solárního kolektoru vzduchu.
Obecně existuje obor, kde lze kreativitu uplatnit.
Také by se vám mohly líbit následující materiály:
Děkujeme za přečtení až do konce!
Еpokud se vám článek líbil!
Sleduj nás na Twitteru: https://twitter.com/Alter2201
Sdílejte s přáteli, zanechte své komentáře
Přidejte se do naší skupiny na VK:
a navrhnout témata k diskusi, společně to bude zajímavější.
