Простой солнечный коллектор

Считаю что как способ дополнительной экономии энергоносителей просто отличный способ. Оптимальные характеристики конечно просчитывать и закладывать желательно на стадии проектирования дома. Сочетание эффективности и безвредности для окружающей среды использования коллектора безусловно на благо нашей планете. С сожалением отмечаю слабое распространение в нашей стране этого способа экономии по сравнению с другими описанными по мере сил мною minmoney.blogspot.com

 

Реклама публицистических онлайн-изысканий? Открыли новую Америку ;-) чесслово ;-)
Особенно порадовал совет пИ...дить мыло с туалетной бумагой в офисах для экономии семейного бюджета 480 рублей в год!
Вот где реальная экономия, а вы тут все про солнечную энергию распинаетесь ;-) Давно не читал такого наивно-публицистического творения с экономическим уклоном (я стал почетным 28-м посетителем страницы ).

 

Прочитал всё с самого начала. Если ничего не пропустил, практик - только НИКОЛАЙ1. Добавлю практической информации. Батя мой (пенсионер-кулибин) сделал подобную установку на даче. На отопление наверно не потянет, мало солнца у нас зимой. Но вот летом, в августе, вода нагревалась так, что можно обвариться. Солнечный коллектор - 6 или 8 (точно не помню) стальных трубок Ду15 длиной около 1 метра, выкрашены кузбачём. Соединение в параллель. Трубки соединены где на стальные тройники, где на пластиковые рукава с хомутами. Бак - пластиковая канистра объёмом 50 литров, помещена в фанерный ящик и засыпана со всех сторон деревянной стружкой слоем 50-70мм. СК в ящике из досок, передняя панель - стекло 3мм. СК установлен на крутящемся основании, чтобы поворачивать рабочую плоскость перпендикулярно солнечным лучам. Бак и СК соединены пластиковыми рукавами (подача и обратка). Никакого насоса, циркуляция за счёт нагрева и подъёма горячей воды вверх, в бак. Холодная, соответственно, вниз опускается, в СК. Перепад высот около 2 метров. Душ у бати там сделан. Вообщем, чтобы в конце дня, часов в 5-6 вечера попользоваться душем, в бак надо 1-2 ведра холодной колодезной воды вылить.
Так что, Бигхорн, я думаю, Вы на правильном пути. Только бак и СК для отопления видимо будут значительно больше, чем для горячей воды у моего отца.

 

Спасибо за ваше мнение. Пригодится нашим умельцам.
Я тоже прихожу к мнению что оптимальным вариантом по цене-эффективности будет установка суточного цикла на весну-осень с ТеплоАккумулятором литров на 500-1000 и с площадью самодельных коллекторов квадратов на 10-20.
Весной-осенью будет достаточно для отопления 2-3 комнат, зимой только горячая вода на кухне и в ванной. Ну а летом придётся две трети коллекторов закрывать или бассейн греть.
Вот такой тепловой баланс получается.

 

Вот ещё несколько интересных наблюдений (из практики):
Солнечный коллектор о котором я уже написал, был составлен из труб и листа жести под ними. Причем между трубками и жестью был воздушный зазор около 20 мм.
При такой конструкции СК трубки нагреваются не только прямым нагревом от солнца, но происходит и их косвенный нагрев от листа жести за счет конвекции воздуха внутри корпуса СК.
Измеренная температура листа жести была БОЛЕЕ +70 град, точнее измерить не удалось, так как электронный градусник зашкалило.
Это собственно говоря я вляется и недостатком данной конструкции СК, так как лучше всего обеспечить непосредственный контакт трубок и листа жести.
Самое действенное - припаять трубки к листу металла.
Следущую конструкцию СК наверное так и буду делать.

 

Естественно подложка из черного металла увеличивает площадь сбора солнечной энергии и увеличивает КПД солнечного коллектора.
А вот из какого металла сделаны трубы наверное особой разницы нет. Конечно медь или алюминий будут на несколько процентов эффективнее, зато железка в разы дешевле. Ну а вес- неизбежное зло. Нам его не на горбу носить по усадьбе, а посадить единожды на южную стенку или крышу или поворотную раму чтобы ловить восток-юг-запад. На случай если захочется вместо коллектора изобретать поворотную платформу по типу зенитки )

 

Железо может и дешевле, но оно значительно менее долговечно чем медь.
Лично я за высокую надежность и долговечность предлагаемых конструкций.
В разумных пределах цены конечно.
Ведь панель можно и из титана сделать.
Долговечность -мама не горюй!

 

Эх. Наивность ладно, неграмотность хуже. Вес тары, заложеный в весы, у него ДОБАВЛЯЕТСЯ к весу продукта.

 

А не приходим ли мы таким образом к примитивному стальному штампованному радиатору отопления?
Почему я всё время "верчусь" именно вокруг него? Ответ предельно прост - их у меня есть. Ещё этим летом хотел собрать подобную установку для нагрева воды в бане. Практика показала, что баня прогревается до необходимых температур достаточно быстро, а вот на нагрев воды времени и дров уходит больше. Вот и появилась мысль использовать солнечное тепло (до чего же оно сладкое ,это слово ...халява ). Радиаторы, естественно, достались даром - экономия УЖЕ весьма ощутимая, при определённом желании ( и не значительных затратах) их можно раздобыть любое количество, хоть всю крышу ими укрыть. Тут уже отмечалось, что эффективность их ~ 2...3 раза ниже чем у вакуумников, но у "вакуумников при тех же внешних габаритах поверхность теплосъёма (освещаемая солнцем) как раз меньше на ту же величину (в 2...3 раза). А в основе всего лежит невозможность (и нежелание) "поддерживать" чужого производителя и рОдную таможню. В моём случае можно обойтись и без их участия.
По поводу возможных температур...вот выдержка из одной статьи, встречаемой на многих форумах.
Не получилось прицепить её к данному посту, выложу в следующем.
Вывод у меня напрашивается такой:
200 лет назад, имея примитивное оборудование, пытливым умам удалось весьма успешно использовать солнечное тепло, получать температуры выше 100 градусов и .. без вакуумных трубок . Вот мне и хочется получить максимальную эффективность при минимальных затратах. Собирался прошедшим летом провести серию опытов, направленных на решение именно этой задачи.
Примерно, это должно было выглядеть так:
- изготавливается теплоизолированный ящик Соссюра с 6-7 отделениями;
-в каждое отделение помещается коричневая бутылка (можно и пивную) с водой и погруженной в неё термопарой;
- каждое отделение будет иметь свой вид застекления (в первом - один слой стекла, во втором - два, в третьем - ПЭплёнка, в четвёртом - стекло укрытое ПЭплёнкой, в пятом - поликарбонат, в шестом - 2 слоя поликарбоната);
- возможны и другие доступные варианты.
Хотелось выяснить, при каком укрытии можно получить максимальную температуру и при каком будут минимальные потери в ночные часы?

Крутить реальный СК вокруг вертикальной оси - дело хлопотное. Проще поставить (если их не меньше 3-х) под разными углами к Солнцу - центральный направить в самую эффективную зону, второй развернуть чуть к востоку, третий - к западу.

 

Для меня главное достоинство меди не долговечность, а теплопроводность, которая гораздо выше, чем у стали (прим. в 5 раз, чем у чистого железа). А чем выше теплопроводность, тем быстрее будет передано солнечное тепло теплоносителю (и быстрее потеряно накопленное при плохом утеплении).

 

А вот и часть обещанной статьи, может ещё не все с ней знакомы.
Опять она не влезает целиком. Уменьшаю.

Попытки использования солнечной энергии теряются в самом далеком прошлом. Однако на протяжении длительного периода времени они не шли дальше утилизации тепла, приносимого на Землю солнечными лучами. С их помощью производилась сушка овощей, фруктов, табака, древесины.

Во всех этих, весьма примитивных устройствах действует единый прием: солнечные лучи падают непосредственно на какой-то объект и им поглощаются. В процессе поглощения лучистая энергия превращается в тепловую и вызывает нагрев этого объекта. Его температура при стационарных условиях достигает определенного значения, так как по мере ее повышения становится более интенсивной отдача телом тепла в окружающую среду. В результате наступает динамическое равновесие: количество получаемого телом тепла в единицу времени становится равным количеству тепла, отдаваемому телом в окружающее пространство за ту же единицу времени. Температура каждого тела определяется, в конечном счете, условиями теплоотдачи, но если эти условия оказываются постоянными во времени, то и температура принимает постоянное значение. Рассматривая этот процесс, сразу становится очевидным, что численное значение температуры зависит еще и от поглощательной способности самого тела.

Это важное физическое обстоятельство дало возможность швейцарскому физику Горацию Бенедикту Соссюру в 1770 г. создать своеобразную тепловую ловушку для солнечных лучей. Но прежде чем о ней рассказать, необходимо несколько слов посвятить оптическим свойствам обычного оконного стекла. Если спросить, можно ли считать стекло прозрачным, у некоторых это вызовет недоумение: что за странный вопрос — совершенно очевидно, что стекло прозрачно. В действительности это вовсе не очевидно. Все обычные стекла, с которыми нам приходится встречаться в быту, довольно хорошо пропускают лучи видимого света и поэтому с полным правом считаются прозрачными для этой части спектра. Но ведь, кроме видимого света, в природе существует самое разнообразное излучение.

Как ведет себя стекло по отношению к излучению других длин волн? Этот вопрос достаточно хорошо исследован. Известно, например, что стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей и поэтому для этой части спектра оно непрозрачно. Стекло совершенно непрозрачно также и для инфракрасного излучения с длиной волны больше 5 мк. Это свойство оконного стекла крайне облегчило Соссюру осуществить его идею — построить так называемый горячий ящик, названный впоследствии соссюровским ящиком, или ящиком Соссюра.

Конструкция горячего ящика была довольно простой. Пять стеклянных ящиков разных размеров вкладывались один в другой таким образом, что между их стенками оставался зазор в несколько сантиметров. Дно последнего ящика покрывалось специальной черной краской. Выставив свой ящик на солнце и измерив температуру в пространстве между ящиками, Соссюр обнаружил, что между четвертым и пятым ящиком температура может достигать 110° С, на 10° выше точки кипения воды. Неоднократно повторенные опыты позволили ему сделать вывод, что для получения оптимальных температур достаточно покрыть ящик двумя, самое большее, тремя листами стекла.

Столь значительное повышение температуры в соссюровском ящике объясняется определенными физическими причинами. Их легче понять, если вести рассмотрение на примере элементарного горячего ящика, который можно представить себе в виде обычного, допустим, деревянного ящика с зачерненными внутренними стенками с верхней стеклянной крышкой. Солнечные лучи, за исключением их ультрафиолетовой и длинноволновой инфракрасной части, свободно проходят сквозь стекло и, попадая внутрь ящика, почти полностью поглощаются его зачерненными стенками и дном. Стенки и дно при этом нагреваются и тем больше, чем лучше теплоизолированы они от окружающего воздуха. По мере повышения температуры стенки все интенсивнее излучают обратно полученную от Солнца энергию. Мощность этого излучения пропорциональна четвертой степени температуры. Но, в отличие от солнечного света, излучение ящика длинноволновое, инфракрасное, с длиной волн, превосходящей во всяком случае 5 мк. А это излучение, как мы знаем, стеклом не пропускается. Получается, таким образом, что соссюровский ящик действительно представляет собой тепловую ловушку для солнечных лучей: попадая внутрь этого несложного устройства, солнечные лучи поглощаются в нем, а обратно выйти уже не могут. Рассуждая последовательно, мы должны были бы прийти к выводу, что температуру в горячем ящике можно в принципе довести до очень высоких значений. Однако на практике этого не бывает потому, что благодаря теплообмену ящика с окружающей средой наступающее динамическое равновесие ограничивает температуру в пределах 100 - 200° С. Если же идеально теплоизолировать дно и стенки ящика, так чтобы свести до минимума тепловые потоки, то при этом условии можно добиться еще большего повышения температуры, но не чрезмерного, так как при некоторой температуре ящик начнет посылать излучение с длинами волн, меньше 5 мк, для которых стекло снова становится прозрачным, а ящик перестает быть тепловой ловушкой.

 

Интересные опыты с ящиком Соссюра проделал известный английский астроном Джон Гершель, сын еще более известного астронома Вильяма Гершеля. Во время своей экспедиции на мыс Доброй Надежды, предпринятой для исследования двойных звезд и туманностей южного неба, Джон Гершель взял с собой, наряду с астрономическими приборами, также и ящик Соссюра. Вот что он писал о тепловых свойствах ящика.
«Если тепло, получаемое от Солнца, огородить и предохранить от потери, ускоряя таким образом его накопление, то можно получить очень высокую температуру. Таким образом, в небольшом ящике красного дерева, зачерненном изнутри, покрытом сверху оконным стеклом соответствующего размера, но без замазки, и просто выставленном перпендикулярно к направлению солнечных лучей, помещенный внутри термометр показал 23 ноября 1837 г. 65° С; 24 ноября — 63, 66, 67° и т. д. Когда ящик был обсыпан песком для предохранения его от соприкосновения с холодным воздухом, температура 3 декабря 1837 г. поднялась до 81 °. А когда тот же самый ящик с заключенным внутри него термометром был установлен под внешней деревянной рамой, хорошо закрыт песком по сторонам и защищен листом оконного стекла (в добавление к тому, который находился внутри ящика), то 3 декабря 1837 г. в 1 час 30 мин. дня была получена температура 97°; в 1 ч. 50 м. — 103° и в 2 ч. 44 м. — 103.5° при наличии свежего ветра. В продолжении 5 декабря при повторении этого опыта наблюдались следующие температуры: в 10 ч. 19 м. - 107°, в 12 ч. 29 м. - 110°, в 1 ч. 15 м. дня — 115°, в 1 ч. 57 м. - 120° и в 2 ч. 57 м. — 116°.»

Мне думается, что хорошего результата можно добиться не только качеством СК, но и его величиной (размерами), при условии, что это экономически доступно.
В моём случае речь идёт только о горячем водоснабжении. Говорить о зимнем теплоснабжении не рискну. А вот в качестве отопления в весенне-осенний период...почему бы и нет?!

 

Спасибо Деду за статью про Соссюровские ловушки.
Вот оказывается чьи мы дети.
Истины ради сообщаю о том, что я и сам покрасил черной краской пару стальных плоских радиаторов подобраных в металлоломе.
Просто забыл об этом написать. Да и треснутый стеклопакет уже приготовил.
А вот с пенопластом на тыльной стенке думаю, что спешить не стоит. Имеется в виду вариант размешения на стене. Достаточно тшательно подогнаных и теплоизолированных боковых косяков по типу дверной коробки. А спина коллектора нехай стену дома греет, да и то через воздушный зазор, который и так не хуже пенопласта изоляцию обеспечивает.

Я согласен с вами в том, что по части теплопроводности сталь семикратно уступает меди. Но с учётом десятикратного превышения в цене сами понимаете что выберут небогатые дачники.
Тема именно об этом. Нужно лучшее соотношение цена-качество.
А в этом медь проиграет.
Хотя из уважения к вам, когда разбогатею, то куплю 10 метров медной трубы за 3000р и проверю эффективность нагрева меди в сравнении с железкой аналогичной площади.

 

Это палка о двух концах.
Мое субъективное мнение:
1. Коллектор из меди гораздо легче собрать. Впаять трубки для меня не составляет труда, а возиться с резьбовыми тройниками на стальных трубах не для меня.
2. С медью можно организовать гораздо большую поглощающую поверхность на квадратный метр, т. к. трубки радиатора тоньше и расположены чаще.
3. Теоретически большая эффективность меди при одинаковой площади.
Думаю, что на практике даже троекратного роста производительности будет добиться нелегко. Но пока не сделаю не узнаю.

Всё, след. весной обязательно спаяю себе коллектор для бани.

 

Можно и не паять сорок стыков, а ограничиться двумя тройниками согнув из меди или железки пару змеевиков вокруг сороковой трубы и закрепить их оба под один стеклопакет со смещением чётных и нечётных на 20 мм.