Wir bauen mit unseren eigenen Händen einen Sonnenkollektor (23 Fotos)

Die Sonne ist die mächtigste Energiequelle der Erde. Jede Sekunde sendet es uns mehr als 80 Milliarden Kilowatt. Das sind mehrere tausend Mal mehr als alle Kraftwerke der Welt. Die Menschen haben immer versucht, eine Möglichkeit zu finden, Sonnenenergie auf ihre Bedürfnisse anzuwenden. Schon im frühen Mittelalter wussten sie, wie man mit Hilfe von Linsen Feuer macht, und heutzutage erwärmt ein auf dem Dach montierter Behälter mit schwarzer Farbe das Wasser und dient als Sommerdusche in Dörfern und Sommerhäusern. Übrigens ist es der einfachste Sonnenkollektor - ein einfaches und originelles Gerät, das die Nutzung von Sonnenenergie zum Erhitzen von Wasser oder zum Heizen ermöglicht. Wenn das Design leicht verbessert wird, gibt es genug heißes Wasser für alle Haushaltsbedürfnisse und zum Heizen des Hauses. Dazu müssen Sie das Prinzip des Sonnenkollektors verstehen.

Wie funktioniert der Sonnenkollektor?

Das Funktionsprinzip dieser Geräte basiert auf der Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme:

1. Die Sonnenstrahlen erwärmen das im Kollektor zirkulierende Kühlmittel durch dünne Röhren.
2. erwärmtes Kühlmittel (Wasser oder Frostschutzmittel) gelangt in den Vorratsbehälter;
3. Im Tank erwärmt er das Wasser, das für den Haushalt bestimmt ist.
4. Das abgekühlte Kühlmittel gelangt zurück in den Kollektor.

Das Funktionsprinzip des Solarkollektors ist vergleichbar mit einem Autokühlsystem - überschüssige Wärme wird über einen Kühler von einem laufenden Motor abgeführt und für die Beheizung des Fahrgastraums aufgewendet. Wenn es für ein Auto jedoch wichtig ist, dem Motor zuerst Wärme zu entziehen, muss dieser beim Einbau eines Sonnenkollektors effektiv gespeichert werden.

Vor- und Nachteile der Verwendung von Sonnenkollektoren

Weltwissenschaftler sind sich einig, dass der Anteil der von der Sonne aufgenommenen Energie nur zunehmen wird und die folgenden Fakten angeführt werden:

• Die Sonne ist eine unerschöpfliche und freie Energiequelle.
• Die Nutzung von Sonnenenergie führt nicht zu Umweltverschmutzung und trägt nicht zur Erhöhung des Treibhauseffekts bei.
• Solarenergie kann überall genutzt werden, sie benötigt keinen Transport;
• moderne wissenschaftliche Entwicklungen ermöglichen es, die aufgenommene Energie effizient zu akkumulieren;
• Solarkollektoren benötigen nur minimale Wartung;
• Die Sammelvorrichtung ist relativ einfach und kostengünstig.

Gleichzeitig stellen Wissenschaftler die Schwierigkeiten bei der Nutzung der Sonnenenergie fest:

• Der Wirkungsgrad des Kollektors hängt direkt von der Sonneneinstrahlung ab.
• Die Installation der Ausrüstung erfordert bestimmte Anschaffungskosten.
• im winter steigt der wärmeverlust deutlich an.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist die Fähigkeit, nur bei Tageslicht Energie aufzunehmen.

Arten von Sonnenkollektoren

Oben haben wir kurz das Funktionsprinzip des Zweikreiskollektors beschrieben: Das Kühlmittel fließt entlang eines Kreislaufs und das Wasser fließt entlang des zweiten. Dieses Gerät kann einkreisig sein. Als Wärmeträger dient dabei nur Wasser, das anschließend verbraucht wird. Der Einkreiskollektor ist für den Einsatz im Winter ungeeignet, da Wasser gefriert und die Röhren zerreißt.

Neben der Unterteilung der Kollektoren in Einzel- und Doppelkreise gibt es weitere allgemein anerkannte Klassifizierungen. Sonnenkollektoren werden also nach dem Prinzip der Arbeit aufgeteilt an:

• flach;
• Vakuum;
• Luft;
• Naben.

Betrachten Sie ihre Struktur und Wirkungsweise genauer.

Flacher Sonnenkollektor

Dieses einfache Gerät ähnelt einem Sandwich mit den folgenden Schichten:

• Aluminiumrahmen mit Befestigungselementen;
• Wärmedämmung;
• absorbierendes Oberflächenabsorptionsmittel;
• Kupferrohre;
• Schutzglas.

Die Absorberplatte ist schwarz lackiert und absorbiert die Sonnenstrahlung maximal. Ein spezielles gehärtetes Glas, das die gesamte Struktur bedeckt, minimiert den Energieverlust, erzeugt einen Treibhauseffekt und erwärmt die absorbierende Schicht.

Flache Solarkollektoren sind einfach im Aufbau, zuverlässig, haben aber einen geringen Wirkungsgrad.

Vakuum-Sonnenkollektor

Vakuumröhrensolarkollektoren haben ein anderes Funktionsprinzip.

Im Gegensatz zu Flachkollektoren wird die Wärme in Vakuumkollektoren durch hermetisch abgeschlossene Röhren und Wärmekollektoren gespeichert. Die Glasoberfläche der Röhren mit einer speziellen Beschichtung absorbiert effektiv Sonnenenergie, die das Kühlmittel in den Röhren erwärmt. Vakuum verhindert Wärmeverlust, indem es als Isolator wirkt. Durch den Wärmekollektor gelangt die zirkulierende Flüssigkeit in den Speichertank, um das Wasser zu erwärmen, und kehrt dann zum Vakuumröhrensystem zurück.

Vakuumelemente ermöglichen eine höhere Effizienz bei Kollektoren dieses Typs im Vergleich zu flachen Gegenstücken.

Luftsolarkollektor

Kollektoren dieses Typs haben keinen hohen Wirkungsgrad, da Luft eine geringere Wärmekapazität aufweist. Sie können aber das ganze Jahr über verwendet werden, da die Luft im Winter nicht gefrieren kann.

Der Aufbau des Luftverteilers ist einfacher und sehr zuverlässig. Luftkollektoren können zum Beheizen von Wohngebäuden sowie von Industriegebäuden, Gemüseläden, Lagerhäusern, Garagen und Kellern verwendet werden.

Das Gerät und das Funktionsprinzip des Luftkollektors unterscheiden sich kaum von den flachen Analoga: Ein System aus Kupferrohren mit einem durch sie zirkulierenden Kühlmittel ersetzt die Wärmeaufnahmeplatte durch Lamellen.

Das Panel-Gerät ähnelt zellularem Polycarbonat. Zwischen den Kanten der Platte strömt Luft und erwärmt sich dabei. Die erwärmte Luft wird dem Raum zugeführt, gibt ihre Wärme ab und kehrt zum Kollektor zurück. Die Platten bestehen aus Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit - Kupfer, Aluminium, Stahl.

In einer russischen Klimazone mit frostigen Wintern heizt der Luftsammler das Haus nicht vollständig auf, kann aber als zusätzliche kostenlose Wärmequelle Heizkosten erheblich einsparen.

Wie macht man einen Sonnenkollektor mit eigenen Händen?

Die Kapazität des Sonnenkollektors hängt direkt von seiner Fläche ab, aber mit der Vergrößerung der Fläche steigen auch die Anschaffungskosten. In einigen Fällen ist es viel rentabler, einen Solarkollektor aus improvisierten Materialien selbst herzustellen. Ihre Wirksamkeit wird relativ gering sein, aber die Ausgaben für Materialien werden sich nicht auf das Familienbudget auswirken. Jede hausgemachte Konstruktion macht sich schnell bezahlt, wenn Wärmeverluste vermieden werden können. Der einfachste Weg, einen Luft- oder Flachsolarkollektor zu Hause herzustellen.

Zunächst müssen Sie den Speicherort für die Installation bestimmen:

• Die Paneele müssen in einem bestimmten Winkel streng nach Süden ausgerichtet sein, um maximale Sonneneinstrahlung zu gewährleisten. Die Effizienz des Geräts ist höher, wenn der Neigungswinkel des Paneels geändert werden kann, wobei die Höhe des Sonnenstandes in einem bestimmten Zeitraum im Mittelpunkt steht. Im Winter sollte der Neigungswinkel also maximal sein, und im Sommer sollten die Paneele einen geringeren Winkel aufweisen.
• Kollektorplatten sollten so nahe wie möglich am zu beheizenden Raum installiert werden, um den Wärmeverlust zu verringern. Effektive Installation des Kollektors am Südhang des Dach des Hauses oder am Giebel.Dies minimiert den Wärmeverlust, es müssen jedoch zusätzliche Löcher in das Dach gemacht werden.
• Der Schatten von Zäunen, Bäumen oder anderen Gebäuden sollte nicht auf den für die Installation des Kollektors gewählten Ort fallen.

Beachten Sie, dass im Winter die Schatten aufgrund des niedrigen Sonnenstandes über dem Horizont viel länger sind.

Nachdem Sie den optimalen Ort ausgewählt haben, müssen Sie sich für die Materialien entscheiden, die als Kühlkörper dienen sollen. Für einen selbstgebauten Luftsammler eignen sich Aluminiumdosen für Getränke. Die Bequemlichkeit liegt auf der Hand - Aluminium hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ist leicht zu schneiden, Dosen haben Standardgrößen und sind miteinander verbunden.

Nachdem die erforderliche Anzahl von Dosen gesammelt wurde, müssen sie gründlich gewaschen, getrocknet, Löcher in Hals und Boden geschnitten, mit Klebemittel verklebt und schwarz gestrichen werden.

Die Anzahl der Dosen in Länge und Breite sollte der Größe der Platte entsprechen. Nach dem Einlegen der Dosenbatterie in das Paneel müssen die Kanäle für die Luftzufuhr und -abfuhr organisiert werden. Zu diesem Zweck können Sie die vorgefertigten Rohre verwenden, die für die Installation der Belüftung verkauft werden. Bei der Montage des Systems muss für die Isolierung der Rückseite der Platte und des oberen Glases gesorgt werden. Es kann durch ein Stück Polycarbonat ersetzt werden.

Der fertige Kollektor kann an das Raumlüftungssystem angeschlossen oder autonom belassen werden. Zur Erhöhung der Effizienz ist ein Lüfter angeschlossen. Die Temperaturdifferenz am Ein- und Ausgang eines solchen Kollektors kann bis zu 35 Grad betragen.

Neben Luft kann auch eine Warmwasserbereitung organisiert werden. Gusseisen- oder Aluminiumbatterien, ein PND-Rohr oder ein PND-Schlauch können als Kühlkörper dienen. Wenn der Sammler plant
Bei ganzjähriger Verwendung sollte das System zweikreisig sein und Frostschutzmittel oder ein anderes Kühlmittel als Kühlmittel einfüllen.

Das Gerät in Ihrem Haus oder in der Hütte des Solarkollektors kann die Heizkosten erheblich senken und den Warmwasserbedarf voll decken.