Своїми руками Солнечный коллектор своими руками - подробная инструкция

Oakim, уже з год как заметил такую солнечную электростанцию в городке Вендичаны Винницкой обл. Есть некачественное фото на телефон с окна машины, если интересно - скину.

 

Выводы по результатам тепловых расчетов плоского абсорбера СК с припаянной трубкой для теплоносителя.
Принципиальные схемы и тепловые поля (красный цвет) приведены на прилагаемом рисунке.
Анализируем три схемы абсорберов.
ВАРИАНТ А - плоская тонкая двухстенная емкость с циркулирующим внутри теплоносителем.
ВАРИАНТ Б - пластина с припаянными к ней по всей длине трубками с теплоносителем.
ВАРИАНТ В1 и В2 - пластина с точечными прихватками трубок с теплоносителем.
ВАРИАНТ А - самый эффективный по тепловым характеристикам и КПД.
Тепловое поле плоское. Температура облучаемой поверхности абсорбера практически равна
температуре теплоносителя, поэтому тепловые потери минимальные и КПД максимальный.
С ВАРИАНТОМ А и будем сравнивать остальные.
ВАРИАНТ Б - к облучаемой пластине абсорбера с некоторым шагом припаяны (по всей длине)
трубки по которым прокачивается теплоноситель. На схеме ВАРИАНТА Б приведены три варианта
тепловых полей - красный цвет.
1 - Температура между трубками плавно повышается не очень сильно к середине участка и затем
снижается. Это хорошая конструкция СК.
2 - Температура в середине участка выше чем в 1 варианте. Это удовлетворительное решение.
3 - Температура быстро повышается вблизи трубок и имеется плоский участок в середине. Это
очень плохое решение. Плоский участок исключается из процесса передачи собранной солнечной
энергии к трубкам с теплоносителем.
Для наглядности температурное поле между трубками можно представить в виде длинных
дугообразных возвышенностей с мелкими или глубокими впадинами между ними.
ВАРИАНТ Б хуже ВАРИАНТА А , но может максимально приближаться к нему, а теоретически
и сравняться.
ВАРИАНТ В1 - в этом случае рассматривается температурное поле уже вдоль трубки. Трубки
припаяны к пластине в точках с некоторым шагом. Температурное поле вдоль трубок будет
аналогичным как и в ВАРИАНТЕ Б. Принципиальной разницы здесь нет. Но в этом случае
впадины между трубками и между точками прихватки будут складываться. Происходит
переход к варианту В2 температурного поля, только вид сверху. Обозначен он, чтобы избежать
путаницы, как вариант В2. На рисунке видно, что на плоском температруном поле появились
воронкообразные впадины в точках прихватки трубок, куда стекает энергия собранная поверхностью
абсорбера.
Очевидно, что ВАРИАНТ В1,В2 хуже варианта Б и превращается в вариант Б только при сплошной
припайке трубки.
Теперь перейдем к рекомендациям самодельщикам.
Для того, чтобы спроектировать и изготовить хороший абсорбер рассматриваемой конструкции
(лист металла плюс припаянные трубки) необходимо оптимизировать задачу по следующим исходным данным.
- какой металл
- толщина металла
- расстояние между трубками
- тепловые потери через изоляцию с тыльной стороны
- тепловые потери через остекление теплопроводностью
- тепловые потери через остекление излучением.
Оптимизировать можно по КПД, стоимости горячей воды или по какому нибудь другому параметру.
Очевидно, что задача эта очень сложная и решать ее методом проб и ошибок нет смысла.
Поэтому могу рекомендовать следующий алгоритм.
Первое - ищите прототип с хорошими характеристиками. Это может быть и серийный образец и самодельный.
Анализаруйте его и по образу и подобию проектируйте и изготовляйте свой вариант, возможно со своими доработками для улучшения характеристик.
Я например свои изделия оптимизирую по минимальной стоимости горячей воды.

 

Извините что долго не отвечал. Неоходимо было подумать над этим вопросом.
Для того чтобы сделать такие номограммы необходимо проделать большой объем аналитической работы.
Скатываться на халтуру не хочется, а с временем дефицит. Да и это направление мне честно говоря не
очень нравится. Оссновная задача - это решение проблем энергосбержения с минимальными затратами.
В настоящее время уже появился очень хороший материал. В ближайшее время его выложу для анализа
и обсуждения. Думаю что это оживит форум.

 

Выношу на обсуждение МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР.
Предназначен он в основном для самодельщиков, умеющих пилить, строгать и немного
Слесарить. Прототип был изготовлен и испытан несколько лет назад. Это был деревянный короб высотой 150 мм и облучаемой поверхностью 0.46 метра квадратного. С тыльной покрыт теплоизоляцией – базальтовая вата, экран из алюминиевой фольги и пенопласт. Боковые стенки-
доски 20 мм и пенопласт толщиной 50 мм. Снаружи стекло. Внутри абсорбер из стального ржавого листа толщиной 0.5 мм. Теплообменник отсутствовал. Результаты испытаний были следующими. При температуре окружающего воздуха 25С абсорбер за 30 минут разогревался до 125С, т.е. на 100С выше температуры окружающего воздуха. Угол облучения поддерживался все время 90 градусов. КПД СК на расчетном режиме принимаю равным 0.5. Рассчитываю его по формуле КПД=(т0+tmax)/2=(25+125)/2=75С. То есть если отбор тепловой энергии производится при температуре абсорбера 75С, то его КПД составит 50 процентов.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР дальше по тексту МСК предполагается
изготовлять и применять в следующих вариантах.
ПЕРВЫЙ вариант – летом в качестве сушилки для фруктов, семечек подсолнуха, орехов и т.д.
ВТОРОЙ вариант – летом для нагрева воды до температуры примерно 50С.
ТРЕТИЙ вариант - осенью, зимой и весной для отопления путем подогрева воздуха и подачи его в помещение. Возможны и другие варианты.
Теперь коротко о конструкции и применяемых материалах. Вариант МСК сушилка для фруктов.
Конструктивно – это прямоугольный короб размером 1.07*2.3= 2,5 метра квадратных.
Высота 150 мм. Материал доски толщиной 20 мм. Стоит короб на 4-х опорах с раскосами.
В качестве теплоизоляции использована солома в количестве 0.3 м3.
Абсорбер - тонкая ржавая листовая сталь (обрезки ) толщиной 0,5 мм. Степень черноты по справочникам 0,85,
Крышка из дерева легкая с раскосами из труб для жесткости и пленка около 3 м2.
Первый вариариант этого СК - сушилка для фруктов изготовлена была в середине лета ииспытания проводились в основном в августе. Угол облучения в полдень составлял около
45 градусов и максимальные температуры достигали 60 – 70 С. Мухи, осы и прочая живность просто погибали, если забирались внутрь. Основной сложностью оказалось соблюдение температурно – влажностного режима. Например влажность яблок составляет 90 процентов. Поэтому на первом этапе сушки требовалась продувка. Очень неплохие оказались и эксплуатационные характеристики. Это защита от осадков, не нужно убирать на ночь и т.д. Нужно только устанавлиать листы с нарезанными фруктами сортировать их по мере готовности и забирать готовый продукт. Основной трудоемкой операцией оказалась порезка фруктов (яблок). Оказалось что сушка фруктов – это целая наука со своими тонкостями и технологией. Производительность за летний сезон составляет примерно 500 кг сырых фруктов (яблок). Готового продукта получается около 50 кг. По другим фруктам исследовани не проводились.
ТЕПЕРЬ О СТОИМОСТИ МАТЕРИАЛОВ.
Доски б/у в удовлетворительном состоянии 0,05 м3 и стоимостью 500 грн/м3.
Железо листовое, толщиной 0.5 мм ржавое. В продаже отсутствует. Степень черноты в спраовчниках 0.85.
Пленка 3 м2. Суммарная цена 15 грн.
Трубы б/у стальные тонкостенные диаметром 20-25 мм суммарной длиной 7 метров. Педназначены для придания жесткости крышке. Нашел у себя во дворе.
ИТОГО
ДОСКИ 0.05*500=25 грн.
ЖЕЛЕЗО 20*2=40 грн (по цене металлолома).
ПЛЕНКА 15 грн.
СУММА 80 грн.
Статью расхода железо можно включать или не включать – на ваше усмотрение.
Окончательно покупные материалы у меня составили 40 грн.
Напоминаю, что в качестве теплоизоляции использована солома (принес с поля).
Я думаю, что можно легко вписаться в сумму 100 грн, если почти все покупать.
ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИВОЖУ НА ФОТОГРАФИЯХ С КОММЕНТАРИЯМИ.
1 - Набивка корпуса теплоизоляцией - соломой.

2 - Железо для абсорбера

3 - Обшивка железом абсорбера

4 - Абсорбер зашит железом полностью

5 - Днище корпуса с поперечинами и раскосами и подшито листовым железом

6 - Сушка фруктов

7 - Сушка фруктов

8 - Сушка орехов

9 - Общий вид в рабочем состоянии

10 - Одна из форточек для продувки в рабочем состоянии