Каталог самодельных гелиоколлекторов рекомендуемых самодельщикам

Идея и техническое решение прекрасные.
Необходимо уточнить сопротивление потоку воздуха по длинному каналу из банок с перегородками.
Малое проходное сечение перегородок потребует большей мощности вентилятора.
Если его мощность недостаточна, то температура воздуха на выходе будет высокой, а это
дополнительные тепловые потери.
Здесь должен быть оптимум по таким параметрам.
- Суммарная площадь отверстий в банке.
- Скорость прокачки воздуха в расчетном режиме.
- Температура воздуха на выходе из коллектора (конечно фиксируется и т-ра на входе).
Оптимумом будет количество тепловой энергии вносимой в дом.
Такой эксперимент можно провести варьируя только количеством прогоняемого воздуха
через коллектор.
А так идея отличная. Поздравляю и желаю дальнейших успехов.

 

Извините, забыл еше один важный момент.
Пенопласт и подобная синтетика при температурах выше комнатных значительно
повышают газовыделение вредных веществ. Слой пенопласта вплотную прилегает
к горячей поверхности и вредные выделения могут попадать прямо в дом.
Поэтому в данном варианте теплоизоляция и другие материалы должны быть
экологически безвредными.

 

Эксперимент по нагреву воды в неизолированном плоском баке проводился с целью получения реальных технических характеристик такой системы. Количество и температуру получаемой воды.
Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1.

РИС.1.
Установка состоит из следующих основных элементов.
1- Плоский стальной бак емкостью 40 литров и площадью 0.5 м2.
Размеры 1000*500*80 мм. Установлен под углом 20 градусов к горизонту.
2- Емкость для подачи холодной воды в бак 1 в его нижнюю часть.
3- Соединительный шланг.
4- Трубка для слива подогретой воды из верхней части бака.
5- Мерная емкость для сливаемой подогретой воды.
Порядок проведения эксперимента.
Утром 31.07.2005 года бак 1 был полностью наполнен водой и трубка 4 закрыта пробкой. Температура воды в баке 24 градуса. Погода была солнечная, небо безоблачное и стоял полный штиль. Охлаждение бака 1 воздухом было минимальным. Условия для проведения эксперимента идеальные. Начало облучения бака началось в 7.30 и закончилось в 16.30. Это связано с тем, что при меньших углах облучения солнце заслоняли деревья. Поэтому начальный угол облучения равен 30 градусов и конечный тоже 30 градусов. Слив воды после прогрева бака начался в 10.00 и затем производился через каждый час. Соответственно производился замер количества залитой и слитой воды и ее температура. Результаты всех замеров приведены в таблице 1. Необходимо отметить, что перепад температур в верхней части и нижней части бака 1 составлял не менее 10 градусов. Это чрезвычайно важный физический фактор. Его надо обязательно учитывать всегда при проектировании систем солнечного нагрева воды.
Весь эксперимент длился 9 часов и общее количество слитой воды с температурой примерно 40 градусов составило 100 литров. По количеству теплой воды и разности температур подсчитано сколько полезной тепловой энергии получено из этого теплового макета.
Эта величина составила 6231 кдж.
--- добавлено: 15 май 2014 в 10:46 ---
Эксперимент по определению производительности плоского
бака для предварительного нагрева воды.

Таблица 1


-------------------------------------------------

Эксперимент окончен, в баке осталось примерно 10 литров воды
с температурой 30 градусов. Начальная температура воды в баке
была 24 градуса. Это составило (последняя строка в таблице).
10*6* 4.19=251 кдж тепловой энергии.
Дополнительная информация по эксперименту.
- Коэффициент использования поверхности бака из за
воздушной пробки в его верхней части равен 0.95.
- Степень черноты поверхности принята равной 0.9.
- Начальный угол освещения солнцем 30 градусов.
- Конечный угол освещения в конце дня 30 градусов.
- Угол наклона бака к горизонту на север 20 градусов.
- Высота солнца над горизонтом в полдень 60 градусов.
- Суммарное время освещения бака солнцем 9 часов.
- Был полный штиль, ветра не было и условия для проведения
эксперимента были идеальные.
--------------------------------------------------------------------
Результаты эксперимента.
Рассчитываем полное количество энергии полученное плоской
поверхностью 0.5 м2 от солнца за 9 часов с учетом того, что угол
освещенности менялся от 30 до 90 градусов в первую половину дня
и от 90 до 30 градусов во вторую половину дня. Эта величина
составила 13500 кдж.
Коэффициент использования солнечной энергии такой простой
системой составляет 6231/13500=0.46 или 46%.

 

На рис. 2 показан график отбора энергии с горячей водой.
- Сплошная ломаная линия это график отбора воды и соответственно количество тепловой энергии в килоджоулях.
- Плавная кривая линия отображает возможный непрерывный слив воды и соответственно отбор энергии в килоджоулях.
Из графика на рис. 2 видно, что максимум отбора энергии сдвинут вправо на полдень и вторую половину дня. С утра идет увеличение освещенности поверхности бака за счет возрастания угла облучения и разогрев воды в нем. Масса воды 40 литров плюс металл разогреваютя долго. К полдню когда освещенность становится максимальной и бак вышел на расчетный тепловой режим идет максимальный съем тепла который затем плавно снижается к 17 часам.
Для дальнейшего теплового анализа потребовался еще один эксперимент, который и был проведен на этом же макете 01.08.2005 года. Целью эксперимента было определение максимально достижимой температуры воды в баке без слива ее. При этом тепловые потери становятся равными получаемому количеству энергии от солнца.

Результаты эксперимента приведены на рис. 3.
Условия проведения эксперимента были очень благоприятные.
Температура воздуха 31 градус, небо чистое, полный штиль.
Емкость грелась с утра до полдня без слива воды и в полдень температура воды в баке стабилизировалась. В этом режиме наступает равновесие между тепловыми потерями и притоком энергии. Производительность системы становится нулевой. Максимальная температура слитой воды оказалась равной 53 градуса.
Перепад температур между между максимальной температурой
воды 53 градуса и температурой окружающего воздуха 31 градус составила
53-31=22 градуса. В предыдущем эксперименте вода периодически сливалась с температурой примерно 41 градусов и коэффициент использования солнечной энергии составил 46%. Понятно, что чем ближе температура сливаемой воды к температуре воздуха, тем выше коэффициент использования солнечной энергии.
Вывод, с помощью такой системы можно получать теплую воду с температурой превышающей температуру окружающего воздуха не более чем на 20 градусов. КПД такой системы, с достаточной для практики точностью можно считать по такой простой формуле
КПД = (Тм-Тр)/(Тм-Т0)
Где: Тм= 53 град – максимальная температура,
Тр=41 град - температура сливаемой воды (рабочая),
То= 31 град - температура воздуха (средняя для двух экспериментов).
КПД= (53-41)/(53-31)=12/22=0.54 или 54%.
Такая методика позволяет сделать тепловой расчет большинства как самодельных так и заводских гелиоколлекторов с достаточной для сравнительного анализа точностью. Необходимо только знать максимальную температуру абсорбера. Ее называют еще температурой стагнации- по разному. Просто надо четко понимать ее физический смысл. Итак, зная максимальную температуру и облучаемую площадь гелиоколлектора , можно вычислить количество и температуру получаемой воды в расчетном стационарном режиме. Хорошую точность эта методика дает при расчете тепловых характеристик гелиоколлекторов с малым количеством теплоносителя, например плоские листы металла с припаянными трубками. В нашем случае в емкости уже имеется большая масса воды 40 литров. Это приводит к длительному времени разогрева и выхода на расчетный режим работы. Режим разогрева требует отдельного теплового расчета. Затраченное количество энергии на первоначальный разогрев затем суммируется если нужно для получения общего суточного баланса.
Порядок расчета в стационарном рабочем режиме следующий. Используем исходные данные проведенного эксперимента.
КПД=0.54 это уже рассчитали.
Количество солнечной энергии попадающей на поверхность бака
площадью 0.5 м2 за один час составит 1800 кдж. Из них на нагрев воды до 41 градуса пойдет 1800*о.54=972 кдж.
Если будем заливать в бак воду с температурой например 30 градусов, то перепад температур на выходе и входе составит 41-3о=11 градусов. И тогда количество нагретой воды при прямом облучении и в расчетном режиме за один час составит
972/(11*4.19)= 21 литр.
Может возникнуть вопрос.
Зачем так подробно анализируется простейшая система нагрева воды солнцем? Это сделано специально. На такой простой схеме проще объяснить тепловые процессы протекающие в системе и они легко воспринимаются слушателями. А если понятны тепловые процессы, то будет и понятно как максимально эффективно использовать баки различной конфигурации, бочки и.т.д. в системах нагрева воды солнцем. Сразу назову несколько основных правил которых необходимо придерживаться при конструировании систем солнечного нагрева воды.
ПРАВИЛО ПЕРВОЕ - горячая вода всегда собирается в верхней части емкости, это влияет на ее положение в пространстве.
ВТОРОЕ ПРАВИЛО - отбор нагретой воды производить из самой верхней точки емкости, а долив производить одновременно в самую нижнюю часть.
ТРЕТЬЕ ПРАВИЛО - вся облучаемая часть бака должна контактировать с водой. Воздушные пробки не допускаются. Там где есть воздушная пробка облучаемая поверхность практически исключается из теплообмена.
В реальной жизни эти правила практически не соблюдаются.
Вода заливается сверху, в верхней части имеются имеются воздушные пробки и отбор воды производится снизу. Такое исполнение ухудшает тепловые характеристики как минимум в 1.5 – 2 раза. __________________________________________________________________
Такая дешевая и простая система годится для получения теплой воды при температуре окружающего воздуха 20 градусов и выше. Температура воды будет 30 градусов и выше соответственно. Хорошо стыкуется она и с более совершенными системами, которые будут рассматривается дальше, для предварительного подогрева воды.
Недостатками такой системы являются:
- Быстрое охлаждение воды если солнце закрывается облаками.
- Усиливается охлаждение когда сильный ветер.
- Небольшой или средний дождик полностью охлаждает емкость с водой.
- Вода быстро охлаждается перед вечером при малых углах освещения и после захода солнца.
- Необходимостью непрерывного отбора воды.
Такой подробный анализ выполнен для того, чтобы не тратили напрасно время на подобные простые эксперименты. По результатам этого эксперимента можно довольно точно предсказать тепловые характеристики похожих систем.

 

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ И ПРОБЛЕМЫ.
Обращаюсь в первую очередь к руководству и остальным участникам форума.
В стране самый низкий уровень жизни в Европе, полный развал экономики
и особенно в промышленности. Темпы роста ВВП были очень низкие, а в этом году и
следующем будут отрицательными. Это просто констатация реальной ситуации в Украине.
Чрезвычайно остро встал вопрос энергосбережения и использования альтернативных
источников энергии.
Я веду к тому, что сложилась прекрасная ситуация для организации работ по широкому использованию
тепловой солнечной энергии для нагрева воды и отопления.
Вот здесь и необходимо опереться на самодельщиков. Только организовать их работу таким образом, чтобы исключить дублирование, простые эксперименты и т.д. Все проекты должны быть на хорошем техническом и научном уровне. Качественно выполненные и разрекламированные системы по практическому использованию тепловой солнечной энергии приведут к их более широкому внедрению.
А вот подбор и рекомендация прототипов для изготовления и модернизации полностью зависит от форума. Благоприятная ситуация сложилась еще в том, что самодельщики не зависят от чиновников, экологов, пожарников и т.д. Упорядочивание ситуации в этой области использования энергии солонца повысит эффективность использования интеллектуального и производственного потенциала самодельщиков во много раз.
КОНКРЕТНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И УСКОРЕНИИ РАБОТ.
Введем классификацию для солнечных коллекторов и систем солнечного нагрева.
1 - плоские гелиоколлекторы с циркулирующим внутри теплоносителем. Теплоноситель контактирует с абсорбером по всей поверхности. Пример - штампованные плоские батареи. Это один из самых совершенных совмещенных абсорберов с теплообменником.
2 - плоские гелиоколлекторы с припаянными трубками к абсорберу. Это менее совершенные по тепловым характеристикам.
3 - гелеоколлекторы из отопительных батарей аккорд. Это практически аналог гелиоколлекторов по пункту 2. Например батарея аккорд шириной 300 мм с двумя трубками для теплоносителя это прямой аналог части плоского гелиоколлектора с двумя трубками припаянными по всей длине и растоянием между ними 75 мм.
4 - системы солнечного нагрева из различных емкостей (плоские баки, бочки и т.д).
5 - плоские гелиоколлекторы из одного абсорбера для нагрева воздуха, сушки фруктов и т.д.
6 - каскадные системы нагрева, как показывают расчеты и практика - это самые эффективные варианты.
В КАТАЛОГЕ САМОДЕЛЬНЫХ ГЕЛИОКОЛЛЕКТОРОВ РЕКОМЕНДУЕМЫХ САМОДЕЛЬЩИКАМ необходимо размещать не хаотически а примерно по таким группам. Это необходимо делать потому, что тепловые характеристики, тепловые расчеты, конструктивные особенности будут одинаковыми
для целой группы изделий.

 

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ САМОДЕЛЬЩИКОВ.
ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОДЫ В ПЛОСКОМ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОМ БАКЕ БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ.
Мной был изготовлен гелиоколлектор следующей конструкции.
Принципиальная схема его показана на рисунке.

1 - Емкость из нержавеющей стали объемом 200 литров, размерами 1000*1000*200 мм
и толщиной 2 мм.
2 - Теплоизоляция - стекловата толщиной 100 мм.
3 - Абсорбер - сторона бака поглощающая излучение и контактирующая с водой.
4 - Наружный корпус сваренный из уголков.
5 - Пленка.
6 - Труба для слива горячей воды.
7 - Подпитка холодной водой одновременно со сливом горячей, то есть емкость всегда
заполнена водой полностью.
Система солнечного нагрева воды изготовленная на базе этого гелиоколлектора
эксплуатируется уже более 40 лет и показала прекрасные характеристики. Об этой системе
буду рассказывать немного позже, а сейчас остановлюсь на одном теплофизическом эффекте
очень важном для ССНВ. Разумное использование его существенно улучшает эксплуатационные
характеристики ССНВ.
Здесь важно то, что бак установлен под углом к горизонту.
Когда абсорбер (верхняя поверхность бака) начинает греться солнечным излучением,
сразу же греется и прилегающий слой воды. Но эта теплая вода не смешивается со всей
холодной водой в баке, а медленно скользит (режим течения ламинарный) в верхнюю часть
бака и там накопляется. Уже через 3-4 часа нагрева в верхней части накапливается несколько
десятков литров теплой и даже горячей воды, которую можно использовать по назначению.
Если отбора воды нет, то количество горячей воды нарастает. При длительном нагреве прогревается
вся вода, но перепад температур между верхней и нижней частью сохраняется.

 

Sergey_M.
Мне хочется ускорить процесс решения организационных проблем.
Необходимо сделать так, чтобы каждый самодельщик решал проблемы энергосбережения на
самом высоком уровне исходя из своих технологических возможностей.
Приведу только один пример.
Была взята плоская штампованная батарея - это самый лучший базовый элемент и изготовлен
СК без теплоизоляции. В итоге отличные тепловые характеристики сведены на нет отсутствием
теплоизоляции. Дальше критиканством заниматься не хочу.
____________________________________________________
В изобретательстве есть такое понятие - ИДЕАЛЬНЫЙ КОНЕЧНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ.
Сокращенно ИКР.
Вот с позиции ИКР и хочу чтобы мы организовали работу форума.
Я вижу это в таком виде.
1 - Существует ветка для обсуждения СК и ССНВ.
2 - Существуют ветки каталогов СК и ССНВ рекомендуемых самодельщикам в качестве прототипов.
....................................................................................................................................................................................
На 1-й ветке идет обсуждение примерно так же как и сейчас, но в дальнейшем надо переходить на
более высокий научный и технический уровень.
Желательно плавно превратить эту часть форума в что то наподобие НАРОДНОГО УНИВЕРСИТЕТА.
2 - Ветки каталогов содержат только необходимую информацию по определенным
группам СК и ССНВ.
Получилось так, что по этой теме у меня имеется много полезной информации именно
для самодельщиков. Быстро выложить ее всю самостоятельно не могу.
Прошу включиться в решение проблемы использования солнечной энергии всех у кого
есть желание и возможности.

 

Sergey_M.
Поразмыслил, посоветовался с компетентными людьми.
Одним из лучших вариантов может быть создание общими усилиями
учебника для самодельщиков по использованию солнечной энергии.
Уже сейчас материала много, а разложить его по полочкам в понятной и доступной
форме к сожалению не получается.
Поэтому предлагаю излагать материал в виде глав учебника.
Каждая глава это ветка, которую ведет компетентный товарищ. Такой подход позволит
параллельно заполнять отобранным материалом много глав, дополнять и корректировать
по мере поступления новой полезной информации.
............................................................................................................
ЧЕРНОВИК. Оглавление самого учебника.
Введение.
1 - СК с плоским абсорбером и теплоносителем полностью омывающим асорбер. Пример, плоская
штампованная батарея отопления. (Это глава 1 учебника и соответственно отдельная ветка, дальше
это подразумевается для каждого пункта).
2 - СК с плоским абсорбером и припаянными трубками.
3 - СК из отопительных батарей типа АККОРД.
4 - СК из различных емкостей, баки разной конфигурации, бочки и т.д.
5 - СК для нагрева воздуха, сушки фруктов и других продуктов.
6 - СК комбинированный для нагрева воздуха, нагрева воды и зимой для отопления.
7 - Емкости для хранения горячей воды.
8 - Каскадные системы солнечного нагрева воды.
9 - Двух каскадная система.
10 - Трех каскадная система.
11 - Четырех каскадная система.
12 - Комбинированные системы солнечного нагрева воды.
13 - Сведения по теплоизоляции и ее правильному применению.
14 - Конструкции корпусов СК.
15 - Остекление.
15 - Методы крепления абсорберов в корпусе и тепловые развязки.
16 - Трубопроводы их диаметр и изоляция.
17 - Проведени испытаний СК.
................................................................................................................................
Бессистемное размещение такого количества информации на одной или нескольких ветках
быстро приводит к хаосу. Поэтому необходимо максимально быстро определиться с системой
подачи информации участникам форума. Любая, даже не очень совершенная система лучше
чем информационная свалка, а систему всегда можно подкорректировать улучшить и т.д.

 

Хорошая идея, но пока мало специалистов в этой области на форуме - я так вообще аматор. Но чем смогу - помогу.
Предлагаю так, когда есть информация, то создавать новую тему с названием оглавления. Объединить можно все добавив к названию так называемый "префикс" (пример, темы раздела перед которыми кнопочка "Своїми руками", "Конкурс", ...). Придумать такой и для этих тем - чтобы кратко и понятно. Как немного наберется тем, то сделаем тему оглавление с ссылками на все части книги.
--- добавлено: 30 май 2014 в 10:08 ---

Вас ожидает диплом на отделении НП, вот номер накладной 59 9980 0995 1796 (Відділення: вул. Зміївська, 68а)

 

Скажите, пожалуйста, какой практический смысл в каскадах?