Воздушный солнечный коллектор оцинковка или алюминий: Алюминиевый солнечный коллектор

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Панельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома — это источник дополнительной тепловой энергии. Модули подходят для жилых домов, теплиц, дач, коттеджей, турбаз. Один блок в среднем вырабатывает около 1,5 кВт/час, чего более чем достаточно для поддержания комфортной температуры в весенне-осенний период.

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

• корпус с теплоизоляцией;
• нижний экран, абсорбер;
• радиатор с аккумулирующими ребрами;
• верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

• воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
• внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
• происходит нагрев воздуха;
• разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

• газ до 315 м³;
• дрова до 3,9 м³.

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

• в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
• перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
• в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

На КПД воздушного коллектора существенно влияет время года. Так, в декабре коэффициент полезного действия поддерживается на уровне 50%, в октябре и марте увеличивается до 75%.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

• Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.
• Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.

Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора

Вычисления выполняются следующим образом:

• каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
• для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².

Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:

• Внешний блок — собирается из фанеры, ДСП и деревянных брусков. По внешнему виду напоминает обыкновенный коробок.
• Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.
• Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.
• Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.
• Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.

Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.

Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.

Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора

Изготовление воздушного солнечного коллектора из алюминиевых банок:

Изготовление солнечного воздухогрейного коллектора из квадратной трубы:
{banner_downtext}

Селективное покрытие своими руками для солнечного коллектора

Самодельный солнечный коллектор это едва-ли не самая интересная тема в контексте энергоэффективного дома. Для изготовления солнечного коллектора не требуется высокотехнологичного производства и если разобраться в теории и не бояться практики — можно обеспечить семью горячей водой, подогретой солнцем.

Изготовление коллектора проходит в несколько этапов, один из которых — выбор и нанесение селективного покрытия на поглощающие панели (абсорберы). Отмечу, что затраты на селективное покрытие незначительно увеличивают общую стоимость проекта, но играют важную роль.

Абсорберу (поглощающей панели) нужно покрытие, которое будет эффективным теплоприемником, прозрачно для инфракрасного излучения.

На какие характеристики селективных покрытий нужно ориентироваться?

Мерилом эффективности селективного покрытия является:

• Коэффициент поглощения солнечной энергии(α)
• Относительная излучающая способность (ε)
• Отношение способности поглощения к излучению

Начнем с самого простого и доступного селективного покрытия: краски.

Селективная краска

Обычные черные краски не годятся, так как являются теплоизоляторами и не обладают термостойкостью. Матовая автокраска не обладает необходимой термостойкостью, хотя светопоглощение у них хорошее (в испытаниях дают 65-70°С при 70-80°С у коллектора с покрытием тонером по лаку).

Лаки, посыпанные тонером для лазерных принтеров, дают правильное покрытие с точки зрения матовой поверхности, но так же плохо проводят тепло. Смешивать лак и тех. углерод — идея еще хуже, так как получается очень толстый слой покрытия с глянцем. Нам нужно добиться толщины селективного покрытия в несколько микрон.

Подходят аэрозольные и баночные термостойкие матовые краски для мангалов, печей, каминов черного цвета. Под некоторые краски требуется нанесение специального антикоррозийного грунта, кислотного грунта.

Есть подходящие краски не в форме аэрозоля, но которые можно наносить краскопультом. Напоминаю, толщина слоя очень важна для эффективности селективного покрытия.

Нашел в продаже специализированные краски для солнечных коллекторов с заявленными 99% поглощения.

Готовая селективная пленка или металлическая лента

Селективными пленками пользуются мелкие производители коллекторов. Это термопленки для наклеивания на абсорбер или рулонная медь/алюминий с готовым селективным покрытием, нанесенным в условиях вакуума. Достать такой материал в розницу сложно.

Селективное покрытие на алюминий

Идеального тонкого покрытия графитового цвета на алюминии добиваются тем же методом, что и с оцинковкой — чернение купоросом/хлоридом натрия. Это спорный вариант самодельного селективного слоя, так как истончает металл.

Промышленные доступные абсорберы в основном алюминиевые, толщиной 0,2 мм, крашеные матовой термокраской. Учитывая это, мудрить с чернением алюминия всяким хлорным железом и анодированием не имеет смысла в масштабах самодельного солнечного коллектора. Наиболее быстро окупаемым в самоделках является именно крашеный алюминий, который уступает в теплоотдаче и только черненой меди. Но у алюминиевого абсорбера есть свои недостатки.

Селективное покрытие на медный абсорбер

Перед оксидированием медную поверхность нужно тщательно очистить кислотой (горячий уксус, лимонная кислота, сульфаминовая кислота). Шкурить перед чернением щетками по металлу или какими-либо абразивами не дает никаких преимуществ в абсорбции энергии в дальнейшем.

Очистить медь можно солью/содой по чайной ложке на 100 г. воды.

Прочную оксидную пленку можно получить температурой красного каления — 1200°С с последующим охлаждением. Делать такое оксидирование нужно до момента спайки. В домашних «каминных» условиях такое не провернуть, нужно нести медь к кузнецу.

Оксидирование меди серной мазью дает рыхлое неустойчивое селективное покрытие.
Естественная окись меди имеет поглощающую способность в четыре раза большую, чем у термостойкой краски: 75% поглощения, 33% эмиссии, что дает 42% эффективности.

Чернение меди делают также  электролитическим способом, рецепты и технологический процесс есть в сети.

Жидкости для воронения (чернения) хорошо работают, но дорогие. Протравки можно делать самостоятельно, рецепты есть по этой ссылке. Хочу отдельно остановиться на паре способов. В способе с серной печенью — оксид меди в составе полученного покрытия может быть в меньшей концентрации, чем сульфид меди, а это может влиять на селективную способность покрытия, но я не химик и не уверен.

Промышленный метод оксидирования меди с помощью едкого натра опасен для здоровья, не применяйте его в гаражных условиях. Вместо NaOH+NaClO2 пользуются содой, которая в промышленных масштабах неудобна и дорога для чернения меди.

Хотя образцы, черненные NaOH показывают лучший результат (подробнее о тестах самодельных селективных покрытий на меди и алюминии здесь) чернение содой — процесс медленный, на глубокий черный цвет уходит около 2-х суток в растворе без подогрева. Концентрация раствора: 2 чайные ложки на 100 грамм воды.

Формирование оксида проходит медленно, поэтому нужный оттенок и равномерность получить гораздо проще таким методом. Раствор нужно периодически помешивать а детали переворачивать.

Солнечный свет ускоряет процесс оксидирования меди. Толщина покрытия в несколько микрон, что нам и нужно. Очень стабильное, не смывается и не сцарапывается.

Встречал советы с парами аммиака (нашатырного спирта), якобы приводят к быстрому потемнению меди в закрытой емкости. Однако это скорее патинирование, придающее меди синеву, нестойкое покрытие.

Прожиг меди газовой горелкой дает на 10-12°С меньше селективности, чем оксидирование химическими способами.

Для коллектора лучше выбрать медь. Простая пайка, долговечность работы даже при утрате селективного покрытия (с алюминием все в разы сложнее), хотя медь и получится раза в 4 дороже алюминия.

Термокраска на медь тоже наносится, но раз уж вы теперь знаете, как ее оксидировать, то браться за покраску точно не стоит.

Селективное покрытие на оцинковку

Химическое меднение (и последующее оксидирование) оцинковки можно провести в гаражных условиях с помощью пентагидрата сульфата меди (медного купороса).

Химическое чернение раствором медного купороса и натриевой соли соляной кислоты (хлорид натрия) получается не стойким. Чернить оцинковку лучше готовым промышленным чернителем, с которым можно работать без гальваники холодным способом, он создает на поверхности прочную оксидную хроматную пленку. Оксидный слой поглощает максимум излучения в пасмурный день.

Вариант нанесения на оцинковку порошковой краски для лазерных принтеров (технического углерода) не менее популярен. Пластины оцинковки прогреваются строительным феном и посыпаются тонером. Слой краски получается тонким, матовым, прочным — порошок приплавляется к металлу сам. Если пластина слишком горячая и порошок оплавился — обрабатывают мелкозернистой наждачной бумагой. В солнечную погоду такое селективное покрытие более чем эффективно.

Другие технологии селективных покрытий:

• Гофрированная селективная поверхность
• Углеродный войлок
• Селективное бархатное (флок) покрытие, нанесенное плазмой

Несколько обобщающих моментов о селективных поглощающих покрытиях:

1. Коллекторы для сезонного пользования прекрасно греют воду с любым самодельным селективным покрытием.
2. Абсорбер с матовым черным покрытием и двумя стеклами поверх имеет примерно те же температуры, что и теплоприемник с селективной краской и одним стеклом.
3. Чернение меди гораздо долговечнее красок, а стоимость оксидирования не дороже покрытия термостойкой краской. Красить медь не стоит.
4. Быстрее всех окупается крашеный алюминиевый абсорбер.

Книги по солнечным коллекторам:

Дмитрий Тенешев «Сделай сам солнечный коллектор из полимеров»
Н. В. Харченко «Индивидуальные солнечные установки»

Целый архив документации по технологии производства селективных покрытий скачивайте тут (ссылка на яндекс.диск)

Поделиться с друзьями

Похожее

Похожие записи

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Использовать неисчерпаемую и бесплатную солнечную энергию человечество начало давно. Для ее сбора существуют специальные устройства – солнечные коллекторы. С каждым годом их конструкция становится все более совершенной, но высокие цены на них пока не позволяют использовать их широко и повсюду. Поэтому люди, обладающие пытливым умом и умелыми руками, пытаются сделать солнечные коллекторы самостоятельно. И своими знаниями они готовы поделиться. В данной статье предлагается узнать, как сделать солнечный воздушный коллектор своими руками.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Что такое солнечный коллектор

Задача солнечного коллектора – собрать тепловую энергию солнечного излучения и передать ее какому-либо веществу, которое далее передаст ее «адресату». Это вещество называется теплоносителем и в качестве которых могут выступать либо жидкости (чаще всего это вода), либо газы (почти всегда это воздух).

Вода является более эффективным теплоносителем, так как ее теплоемкость гораздо выше, чем воздуха, но ее применение связано с определенными трудностями: сброс излишнего тепла летом или защита от замерзания зимой. Воздух не сможет передать такое количество энергии, зато конструкция воздушных коллекторов гораздо проще, они гораздо надежнее и безопасней. Да и сделать солнечный воздушный коллектор своими руками гораздо проще, чем водяной. Кстати, именно воздух является первым теплоносителем, который стал применять человек. Какие преимущества есть у воздуха, как у теплоносителя:

• Воздух не подвержен замерзанию и закипанию.
• Воздух не обладает токсичностью.
• Воздух не надо наделять какими-то особыми качествами (в водных системах добавляют антифризы), он всегда доступен.

Воздушные солнечные коллекторы широко применяются в системах воздушного отопления как жилых зданий, так и подвалов, гаражей, хранилищ. В каких именно странах воздушные гелиоустановки применяются наиболее широко, очень красноречиво свидетельствует диаграмма.

Использование воздушных солнечных коллекторов в различных странах мира

Видно, что наиболее экономически развитые страны нисколько не пренебрегают возможностями Солнца по нагреву воздуха. А мы, увы, пока входим в число многих 4,3% прочих.

Устройство и принцип работы воздушного солнечного коллектора

Солнечный воздушный коллектор состоит из нескольких основных частей:

Схема работы воздушного солнечного коллектора

• Вся конструкция коллектора помещена в прочный и герметичный корпус, который обязательно снабжен тепловым изолятором. Тепло, попавшее внутрь коллектора не должно «утекать» наружу.
• Главная деталь любого коллектора – это солнцеприемная панель, которую еще называют поглотителем или абсорбером. Задача этой панели принять солнечную энергию, а затем передать ее воздуху, поэтому она должна быть изготовлена из материала с наибольшей теплопроводностью. Такими свойствами из доступных в быту являются медь и алюминий, реже сталь. Для лучшей теплоотдачи нижнюю часть абсорбера делают как можно большей площади, поэтому могут применяться ребра, волнистая поверхность, перфорация и другие способы. Для лучшего поглощения солнечной энергии приемная часть абсорбера окрашивается в темный матовый цвет.
• Верхняя часть коллектора герметично закрывается прозрачной изоляцией в качестве которой может применяться закаленное стекло или оргстекло, или поликарбонатное стекло.

Солнечный коллектор ориентируют на юг и придают поверхности такой наклон, чтобы максимальное количество солнечной энергии попадало на поверхность. Как говорят специалисты – для максимальной инсоляции. Холодный наружный воздух естественно или принудительно попадает в приемную часть, проходит через ребра абсорбера и выходит с другой части, снабженную фланцем для стыковки с воздуховодом, ведущим внутрь отапливаемого помещения. Стоит отметить, что вариантов конструкций солнечных коллекторов существует масса и вышеописанная  показана только для примера.

Воздушное отопление при помощи солнечных коллекторов не может в нашей климатической зоне полностью заменить основное отопление, но оно будет очень хорошим подспорьем даже в морозные зимние солнечные дни.

Цены на популярные модели солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Определение места установки и доступной площади

Прежде всего, надо определиться с местом установки солнечного воздушного коллектора, так как это сильно может повлиять на его производительность. При этом следует учесть несколько факторов:

• Воздушный солнечный коллектор следует располагать как можно ближе к тому месту, куда будет поступать подогретый воздух, так как потери в воздуховодах могут стать такими, что применение коллектора окажется нецелесообразным.
• Коллектор следует располагать на южной стороне дома или другого строения и по возможности под определенным наклоном, обеспечивающим максимальную инсоляцию. Если это недоступно, то надо стараться установить как можно ближе к южной стороне. Зависимость инсоляции от азимута и угла установки показана на диаграмме.

Как влияет ориентация солнечного коллектора на инсоляцию

• Окружающие предметы, здания строения и растения не должны мешать естественному освещению поверхности коллектора.

В выбранном месте, отвечающим всем условиям, следует посмотреть какой площади солнечный коллектор можно разместить. Очевидно, что чем больше будет площадь коллектора – тем он будет производительней.

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Абсорбер (поглотитель) – важнейшая часть любого солнечного коллектора и от его конструкции во многом будет зависеть производительность. У заводских моделей применяются детали из специальных сплавов, имеющих особое высокоселективное покрытие, но это в основном и определяет высокую цену. Наша же задача – найти такой материал, который доступен и, тем не менее, будет хорошо справляться со своей функцией – улавливать солнечное тепло и передавать его воздуху.

И таким доступным материалом является обычная алюминиевая банка из-под Кока-Колы, пива или других напитков. Как собрать нужное количество пустой тары мы описывать не будем, а лучше сосредоточимся на тех замечательных свойствах, которые позволяют использовать алюминиевые банки в качестве абсорбера:

Алюминиевая банка для напитков — идеальный материал для абсорбера коллектора

• Во-первых, банки изготовлены из алюминия (очень редко встречаются стальные), а он имеет очень высокую теплопроводность.
• Во-вторых, все банки из-под любых напитков имеют одинаковые размеры: нижний диаметр 66 мм, верхний диаметр 59 мм, высота у банки 0,5 л – 168 мм.
• В-третьих, банки сделаны таким образом, чтобы в упаковке они размещались друг над другом, то есть они замечательно стыкуются.
• И, наконец, тонкий алюминий, из которого сделаны банки, легко обрабатывается доступным инструментом.

По мере накопления нужного количества алюминиевых банок их надо тщательно отмывать с моющим средством и просушивать. Иначе в дальнейшем они будут источать неприятный запах, с которым будет справиться сложнее.

Изготовление корпуса коллектора и его теплоизоляция

В зависимости от доступной площади размещения коллектора рассчитываются его габаритные размеры. В данной статье предлагается сделать солнечный воздушный коллектор размером 8 на 8 алюминиевых банок 0,5 л, что по габаритным размерам составит примерно 1400*670 мм. Одного листа фанеры толщиной 21 мм стандартного размера 1525*1525 мм хватит на изготовление всего солнечного коллектора, а толщина фанеры обеспечит необходимую прочность и жесткость конструкции.

Для изготовления корпуса необходимо:

Тщательно разметить лист фанеры. Для коллектора понадобится:

• Задняя стенка размером 1400*670 мм.
• Две боковые стенки 1400*116 мм.
• Две торцевые стенки 630*116 мм.
• Две направляющие для банок 630*116 мм.

При разметке стоит учесть то, что для дальнейшей обработки краев деталей надо давать припуск по 3—5 мм с каждой стороны. Чтобы нарезка происходила без сбоев лучше линии прочерчивать ярким маркером.

Резать фанеру лучше всего дисковой пилой, причем чем меньше будут зубья у диска – тем лучше. Для более ровного реза можно воспользоваться направляющей, в качестве которой можно использовать лист ДСП с заводской кромкой. Направляющую можно притянуть к листу фанеры струбцинами.

Для ровного реза кромки фанеры лучше всего подходит дисковая пила совместно с направляющей

Если рез будет идти поперек волокон, то лучше предварительно острым ножом по металлической линейке прорезать верхний слой, так меньше будет сколов. После раскроя листа на детали если кромки неровные – их можно обработать фрезерной машиной по шаблону до идеально ровных и перпендикулярных.

Пришло время собирать каркас. Для этого надо:

• К задней стенке коллектора прикрепить две боковые стенки. Крепить можно мебельными шурупами 6,3*50 мм – их еще называют конфирматами. Только перед этим обязательно надо предварительно пройтись сверлом диаметром 4 мм. Для крепления можно использовать и обычные шурупы, и различные уголки. Коллектор должен иметь герметичный корпус, поэтому целесообразно промазывать скрепляемые поверхности силиконовым герметиком.

Мебельные шурупы-конфирматы вполне подходят для соединения деталей из фанеры толщиной 21 мм

• К задней стенке, а затем и к боковым крепятся торцевые стенки. После этого проверяется правильность сборки и размеры.

Задние и боковые стенки коллектора необходимо обязательно утеплить и для этого как нельзя лучше подходит экструдированный пенополистирол (ЭППС) толщиной 2 см. Перед тем как приклеивать утеплитель к стенкам, необходимо обработать фанеру антисептическим средством или просто покрасить, так как в этих местах может конденсироваться влага.

Плиты из экструдированного пенополистирола отлично подходят для теплоизоляции солнечного коллектора

Листы ЭППС можно приклеить к поверхности фанеры монтажной пеной, акриловыми «жидкими гвоздями», клеем «Мастер», клеем «Момент», — в любом случае он будет надежно держаться. Главное, чтобы в описании клея пенопласт был указан в качестве одной из склеиваемых поверхностей. Во время клейки утеплителя надо добиться того, чтобы все стыки были полностью закрыты. При необходимости в дальнейшем они могут «задуваться» монтажной пеной.

После того как вся внутренняя поверхность коллектора будет утеплена, ее можно обклеить отражающей теплоизоляцией, которая представляет собой основу из стеклоткани или вспененного полиэтилена и алюминиевую фольгу. Очень часто эти материалы имеют клеящую основу, что очень удобно, а если нет, то можно приклеить на любой подходящий для этого состав. Стыки обязательно надо проклеить алюминиевым скотчем.

Стыки теплоотражающего слоя должны скрепляться алюминиевым скотчем

Изготовление направляющих для абсорбера

Чтобы колонны из алюминиевых банок точно держали свою геометрию, необходимо изготовить для них направляющие. Для этого ранее были вырезаны два куска фанеры 630*116 мм, которые надо разметить и высверлить следующим образом:

• От верхней части отступить 53 мм и прочертить линию параллельную длинной стороне.
• Полученную линию разделить на 9 равных отрезков, то есть по 70 мм, поставить метки. Они будут центрами отверстий.
• Сверлом для дерева коронка-чашка диаметром 57 мм надо высверлить отверстия в фанере. Но перед этим лучше померить в нижней части банки диаметр опорного кольца устойчивости, так как размеры могут варьироваться. При необходимости выбрать другое сверло. Банка должна входить в отверстие достаточно плотно. При работе на сверло сильно не нажимают и периодически дают ему отдохнуть.

Сверло коронка-чашка просто незаменимо для отверстий большого диаметра в фанере

• Аналогично делается разметка на верхней направляющей. Диаметр головной части банки немного больше (57,4), чем заднего опорного кольца, поэтому перед высверливанием лучше померить его штангенциркулем и подобрать соответствующую коронку-чашку, а после примерить верх банки.

Изготовление абсорберов

Для подготовки банок к монтажу следует выполнить ряд операций:

• Все банки надо проверить постоянным магнитом. Очень редко, но встречаются банки из стали, которые надо отсортировать.
• В верхней части банки ножницами по металлу делаются надрезы от отверстия к краям, а затем эти «язычки» заправляются внутрь. Работать следует в перчатках, чтобы избежать порезов от острых краев алюминия. Направить острые язычки внутрь банки и выровнять края отверстия поможет кусок полимерной трубы, зажатой в тисках. Подобным образом обрабатываем все 64 банки.

Ножницами по металлу лучше всего раскрывать верхнюю часть банки

• Настало время заняться нижней частью. Для этого коническим сверлом по металлу в донышке просверливаются три отверстия диаметром примерно 20 мм расположенные под 120° друг к другу. Для того чтобы не помять банку, ее надо поместить в упругую оправку (например, кусок трубной изоляции) и не сжимать сильно руками. Так обрабатываются все банки.

Коническое сверло вырезает очень ровные отверстия в донышке банки

• Для склеивания банок лучше всего воспользоваться высокотемпературным клеем-герметиком High Heat Mortar на основе силикатного цемента. Его применяют для герметизации печей, каминов, дымоходов. Возможно, его огнестойкость для коллектора будет избыточной, но «запас карман не тянет».

Такой герметик для печей и каминов отлично подходит и для изготовления абсорбера

• Для того чтобы банки во время склеивания выдерживали линию, надо изготовить шаблон из двух ровных досок, скрепленных между собой под углом в 90°. Для прилегания банок к поверхности шаблон ставят наклонно и опирают о стену.

Шаблон очень помогает в сборке

• Перед склеиванием банки обезжиривают любым доступным растворителем (ацетон, № 646, 647). Эту работу лучше делать на улице.
• Перед началом следующего этапа на руки надо надеть резиновые перчатки, а рядом иметь емкость с водой. Склеиваемые поверхности увлажняются, из пистолета выдавливается ровной «колбаской» клей-герметик на нижнюю часть банки, а затем она стыкуется с верхней частью банки, находящейся ниже.

Клей-герметик наносится на верхнюю часть банки

• Увлажненным пальцем в перчатке разравнивается выдавившийся клей так, чтобы весь стык и поверхность рядом с ним была укрыта клеем. Затем все эти операции повторяются для всех банок одного столбика (8 штук). После этого все банки ставятся в шаблон, выравниваются и прижимаются сверху грузом.
• После того как клей затвердеет, столбик снимают и аккуратно укладывают на горизонтальную поверхность. Подобным образом собирают другие столбики из банок.

Заготовки для абсорбера окончательно высыхают на горизонтальной поверхности

• Пока полностью высыхают заготовки можно окрасить заднюю стенку солнечного коллектора и направляющие для банок в черный матовый цвет. В хороших автомагазинах всегда можно найти такую краску, предназначенную для глушителей или тормозных барабанов.

Такую краску можно всегда найти в хорошем автомагазине

• Боковые стенки коллектора окрашивать не надо, поэтому их надо закрыть газетами, прикрепленными малярным скотчем. После обезжиривания поверхностей краску наносят в два слоя.

Сборка воздушного солнечного коллектора

• Пора начать сборку батареи абсорбера. Для этого каждый столбик укладывается в соответствующую направляющую вначале снизу, а затем сверху. Перед стыковкой банки промазываются герметиком, а потом увлажненным пальцем герметик разравнивается. На этом этапе надо быть особенно внимательным. Собирать лучше на горизонтальной поверхности. После сборки и проверки всех соединений можно аккуратно стянуть две направляющие резиновым жгутом и оставить высыхать.
• Когда вся конструкция поглотителя высохнет ее можно аккуратно поднять и поместить поверх короба так, чтобы расстояния сверху и снизу были одинаковыми. После этого делается разметка положения направляющих, ведь для их монтажа в короб придется вырезать канавку в утеплителе так, чтобы они плотно сели и уперлись в фанерный лист задней стенки. После монтажа направляющие планки крепятся с торцов через боковины мебельными шурупами-конфирматами. После этого все стыки заделываются герметиком.

Поглотитель (абсорбер) смонтирован на свое штатное место

• Для входа и выхода воздуха сразу надо предусмотреть отверстия, которые лучше всего сделать в задней стенке. Лучше всего для этого воспользоваться готовыми решениями в системе пластиковых вентиляционных каналов, а именно пластины настенные с фланцем, которые можно легко вмонтировать в заднюю стенку в местах входа и выхода не занятых адсорбером. Для этого в фанерном листе и утеплителе прорезается прямоугольное отверстие по размерам пластины, а затем она крепится к стенке на шурупы через слой герметика.

Настенные пластины с фланцем из системы вентиляционных каналов ПВХ отлично подходят для воздушного солнечного коллектора

• Если возникнет необходимость перейти на круглый воздуховод, вмонтировать канальный вентилятор, сделать поворот и т. д., то в ассортименте производителей есть любые трубы и фасонные части, которые следует подгонять уже по месту.
• Верхнюю и нижнюю лицевую часть солнечного коллектора в местах входа и выхода воздуховодов необходимо облицевать. Для этого очень хорошо подходит вагонка, но ее сначала надо обрезать точно по размеру, а потом подрезать утеплитель на боковых и торцевых стенках коллектора ровно на толщину вагонки. После этого она приклеивается на герметик, им же обрабатываются все стыки.

Места входа и выхода удобно облицевать кусками пластиковой вагонки

• Для покраски коллектор ставится на упоры в положение близкое к вертикальному. Перед окраской поверхности обезжириваются и высушиваются. Краска наносится в несколько слоев до тех пор, пока она не укроет всю видимую поверхность. Каждый слой наносится так, чтобы не образовывались потеки. Поверхность должна получиться насыщенно-черной и матовой.

Покраска коллектора

• После высыхания краски самое время смонтировать переднее стекло. Для этих целей лучше всего подойдёт акриловое оргстекло или поликарбонатное стекло. Вначале лист стекла прикладывается к поверхности, намечаются его размеры, а после уже он вырезается. Края сразу надо обработать наждачной бумагой и подогнать точно по размеру. Перед монтажом его надо тщательно очистить, особенно нижнюю поверхность и поместить в отсек с адсорбером несколько пакетиков с силикагелем. Он предотвратит появление конденсата на внутренней поверхности стекла.
• Перед тем как крепить стекло, надо все примыкающие к нему части: периметр короба и направляющие обработать герметиком. Причем необязательно герметик наносить на всю поверхность, достаточно только на торцы фанерных листов. Крепить лучше всего шурупами с пресс-шайбой, предварительно высверлив перед этим отверстия. Желательно еще и прикрыть кромку стекла специальным угловым мебельным профилем.

Для облицовки краев отлично подходит угловой мебельный профиль

• Для крепления воздушного солнечного коллектора, к нему можно прикрутить кронштейны на заднюю стенку. На этом сборка самого коллектора закончена.

Подключение солнечного воздушного коллектора

Воздушный солнечный коллектор может как интегрироваться в существующую систему вентиляции, так и работать совершенно отдельно. Даже при отсутствии принудительной вентиляции неумолимые физические законы все равно будут «продвигать» нагретый воздух через коллектор, но процесс этот будет идти довольно вяло, поэтому желателен вентилятор с производительностью не менее 150 кубических метров в час.

Применение вентилятора обнажает два важных вопроса:

1. Где вентилятор ставить: на входе или выходе коллектора? Если коллектор поднимет температуру на выходе до 60—70 °C (а такое вполне возможно), то вентилятор, стоящий там долго не протянет. С другой стороны – вентилятор, стоящий на улице подвергается атмосферным воздействиям и им сложнее управлять. В большинстве случаев его все-таки ставят внутри помещения, а в жаркие дни, когда воздух и так нагрет – вентилятор просто не включают либо подключают его через тепловое реле.

Чаще всего вентилятор монтируют внутри помещения

1. Применение вентилятора заставляет сомневаться некоторых скептиков в целесообразности воздушного отопления. Не проще ли электроэнергию, потраченную на вращение двигателя вентилятора, направить на подогрев помещения? Но практика показывает, что вышеописанная конструкция коллектора все равно эффективна и выгодна. Разница температур наружно воздуха и на выходе из коллектора может достигать 35 °C.

При эксплуатации воздушного коллектора возникает еще один резонный вопрос: в ночное время, когда инсоляции коллектора нет, даже при неработающем вентиляторе холодный воздух будет проникать в помещение. Решение этого вопроса довольно простое. Среди комплектующих для вентиляционных систем можно найти специальные обратные клапаны, которые открываются только под напором воздушного потока. При неработающем вентиляторе клапан будет закрыт. Важно только правильно его установить, чтобы он не перекрывал воздуховод. Существуют и модели вентиляторов со встроенным клапаном, на которые следует обратить внимание.

Обратный клапан исключит несанкционированный доступ в помещение холодного воздуха ночью

Для быстрого прогрева теплым воздухом можно продумать систему рециркуляции, когда воздух из помещения проходит через коллектор и возвращается в то же помещение. В этом случае оправдано ставить вентилятор, который будет нагнетать воздух в коллектор, а не создавать в нем разрежение. Недостатком рециркуляции является отсутствие притока свежего воздуха.

Эксплуатация и уход за солнечным воздушным коллектором

Чтобы коллектор служил долго и безотказно необходимо соблюдать два простых правила:

• Периодически надо очищать и промывать лицевое стекло солнечного коллектора.
• В жаркие летние дни, когда нет надобности в подогреве воздуха, лучше накрыть коллектор плотной светлой тканью во избежание перегрева поверхности абсорбера.
• Чтобы вентилятор не работал вхолостую, периодически стоит проверять плотность соединений воздуховодов и их целостность.

Узнайте, как сделать солнечную батарею своими руками, а также рассмотрите принцип и порядок сборки, из нашей новой статьи.

Заключение

Подводя итоги статьи, стоит обратить внимание на несколько пунктов:

• Предложенная в этой статье модель солнечного воздушного коллектора доказала на практике свою эффективность и успешно эксплуатируется во всем мире.
• По желанию можно изготовить более мощный солнечный коллектор или соединить их несколько последовательно.
• Воздушные солнечные коллекторы можно использовать периодически. Например, для подогрева воздуха в теплицах ранней весной или для сушки сельскохозяйственной продукции осенью.

Видео: Как сделать воздушный солнечный коллектор (англ)

Видео: Слайд-шоу об изготовлении солнечного коллектора из алюминиевых банок

Сравнение конструкции и производительности солнечных воздухонагревателей — Stonehaven Life

В моем последнем посте «Солнечное тепло: бесплатно для принятия» я рассказал некоторую справочную информацию о том, как использовать солнечную энергию для обогрева дома . Создание солнечного воздухонагревателя — это простой и полезный проект как для начинающих, так и для опытных мастеров-мастеров , и существует множество различных конструкций и планов — просто спросите мистера Google.

Самым популярным и гибким проектом солнечных нагревателей своими руками является автономный блок , который можно прикрепить к стене или крыше для дополнительного обогрева.Сегодня я собираюсь рассмотреть

4 самых популярных варианта этих устройств. А благодаря Gary & Scott , паре преданных энтузиастов солнечной энергии, я могу поделиться кратким описанием сопоставимой производительности, которую вы можете ожидать от этих устройств.

Основы дизайна

Все эти устройства имеют общие характеристики, и может быть построен с использованием базовых электрических и ручных инструментов . Многие из самодостаточных солнечных воздухонагревателей, с которыми я сталкивался, основаны на раме 4 x 8 футов, хотя другие размеры могут быть столь же эффективными в зависимости от вашего конкретного дизайна и места.

Во всех случаях это ключевые особенности :

• Рама — Рама обычно изготавливается из пиломатериалов 1 x 6 или 2 x 6. Внутренняя глубина обычно составляет от 3 до 4 дюймов в зависимости от конструкции.
• Изолированная задняя часть — Здесь может теряться большая часть тепла. Рекомендуется от 1 до 2 дюймов полиизоцианурата. Боковая изоляция немного менее важна.
• Matte Black Interior — Все внутренние поверхности должны быть окрашены термостойкой матовой черной краской для поглощения как можно большего количества солнечного тепла.
• Солнечный абсорбер — это сердце устройства. Поглотитель собирает тепло, которое передается воздуху, проходящему через нагретые поверхности.
• Впуск / выпуск воздуха — Более холодный воздух входит в агрегат (обычно внизу) и, забирая тепло от абсорбера, выходит через верхнюю часть агрегата. Это происходит либо в результате естественного процесса (термосифонирование), либо при помощи вентилятора с термостатическим управлением.
• Остекление — Передняя часть устройства закрыта прозрачным материалом, позволяющим солнечному свету освещать поглотитель солнечной энергии и повышать внутреннюю температуру.Типичными материалами остекления являются поликарбонат (лексановый или двухслойный), акрил или закаленное стекло.

Солнечный поглотитель

При прочих равных, материал солнечного поглотителя и воздушный поток внутри «коробки» — это то, чем отличаются конструкции, представленные ниже. Это может иметь большое влияние на эффективность и эффективность устройства в целом. Поиск правильной комбинации теплоотдачи и пропускной способности воздуха может потребовать немного поэкспериментировать. Солнечный нагреватель, который может перемещать много воздуха 120F, более эффективен, чем воздух 160F, движущийся слишком медленно. Высокие внутренние температуры приводят к большим потерям тепла через остекление . Скорость вентилятора и размер воздуховода влияют на воздушный поток.

В описанных ниже конструкциях не показан вентилятор, который обычно расположен на выпускном конце, чтобы втягивать воздух через устройство. Рекомендуется в предусмотреть какую-либо заслонку для автоматического закрытия выпускного отверстия , когда внутренняя температура блока опускается ниже комнатной температуры , чтобы избежать обратного сифона теплого воздуха в блок .Слой легкого пластика хорошо закрывает отверстие, если на выходе есть металлическая ткань. Хотя эти устройства показаны наклоненными к солнцу, они также могут быть установлены вертикально в северных широтах.

Обратный проход Тип

Коллектор обратного хода существует уже давно, и существует несколько вариантов конструкции. Основная идея состоит в том, что воздух нагревается по мере продвижения вверх за нагретым солнечным поглотителем . Можно добавить чередующиеся перегородки, чтобы замедлить или прервать воздушный поток, чтобы увеличить теплопередачу.

Некоторые системы обратного прохода, устанавливаемые на окно, позволяют холодному внутреннему воздуху проходить через изолированную камеру в задней части. Воздух нагревается по мере подъема, проходя за поглотителем солнечной энергии. Поглотитель также может быть расположен так, чтобы воздух проходил с обеих сторон. для большего контакта с поверхностью. Нагретый воздух выходит из верхней части устройства.

Тип двойного экрана

Сборщик экрана — еще один распространенный тип, который часто используется, и это , самый простой и дешевый в сборке .Экран с черной сеткой обеспечивает участков контактной поверхности для передачи тепла движущемуся воздуху, добавляя при этом очень небольшое сопротивление воздушному потоку . В большинстве случаев экран наклонен внутри коробки, поэтому экран находится ближе к остеклению в верхней части устройства. Слой черной оконной сетки может быть прикреплен к каждой стороне деревянной рамы и установлен внутри коробки.

В тестах, проведенных Гэри и Скоттом, не было обнаружено заметной разницы в характеристиках между металлическим и стекловолоконным материалом оконного экрана .Как и в случае со всеми солнечными нагревателями, старайтесь держать как можно больше воздуха подальше от остекления, чтобы уменьшить потери тепла .

Алюминиевый потолок Тип

Алюминиевый поглотитель потолка, по сути, представляет собой разновидность поглотителя экрана и работает по тому же принципу. Солнечный абсорбер изготовлен из панелей из имеющегося в продаже перфорированного потолочного материала . Абсорбирующая панель сконструирована путем установки планок по периметру внутри коробки, при этом нижняя планка находится напротив задней части устройства, а верхняя — близко к остеклению.Боковые планки проходят по диагонали, образуя сплошную монтажную поверхность для перфорированного потолка. Восходящий воздух забирает тепло по мере того, как он очищает нагретую поверхность, проходя через перфорационные отверстия и выходя через верхнее вентиляционное отверстие. Стоимость материалов выше на у этого типа по сравнению с поглотителем экрана.

Тип трубки (алюминиевые баллончики или водосточная труба)

Солнечный обогреватель типа «pop can» приобрел популярность в последние годы, и его близкий родственник, использующий алюминиевые водосточные трубы, появился на рынке.Оба этих коллекционера работают по одним и тем же принципам, поэтому я обращусь к ним вместе. Поглотитель солнечной энергии в этих установках по существу представляет собой серию металлических трубок , через которые проходит воздух, собирая тепло по пути.

Уникальной особенностью коллекторов трубчатого типа является то, что они используют герметичные камеры статического давления вверху и внизу, чтобы направлять воздух через трубы . Воздух поступает в нижнюю камеру статического давления, обычно ближе к центру агрегата. Некоторые строители добавляют дефлекторы, чтобы более равномерно распределять воздушный поток по всем трубам .Поскольку камера герметизирована и изолирована от остекления, воздух может перемещаться только по трубам, забирая тепло с поверхности при движении. Нагретый воздух выходит из трубок в верхнюю камеру , откуда вентилятор вытягивает его в комнату.

Основное различие , которое я вижу между использованием банок и водосточных труб, — это стоимость материалов по сравнению с вашим трудом. . Банки для бутылок дешевы и их легко собрать, но требуется много работы, чтобы очистить, вырезать верхнюю и нижнюю части, склеить силиконом и затем покрасить пару сотен из них .Водосточные трубы можно было бы очень быстро и легко вырезать, покрасить и установить в агрегате, но они будут стоить дороже. Я не видел никаких данных сравнения между двумя типами , чтобы увидеть, является ли один более эффективным, чем другой.

Какой тип коллектора более эффективен?

Сравнение эффективности конструкций солнечных нагревателей своими руками — это довольно отрывочная область в лучшем случае. Каждый строитель использует свои собственные методы измерения температуры, расхода воздуха и эффективности, поэтому краткий ответ — никто ДЕЙСТВИТЕЛЬНО не знает .

С другой стороны, зимой 2010-2011 гг. энтузиастов солнечной энергии Гэри Рейса и Скотт Дэвис потратили время и усилия, чтобы провести параллельные сравнительные тесты на нескольких из описанных выше конструкций. Несмотря на то, что Гэри и Скотт живут в разных частях США, они использовали одни и те же материалы и конструкции для своих тестов и получили аналогичные результаты . Вы можете проверить их исчерпывающий сравнительный тест, который включает методологию, графики, тепловизионные изображения и другие подробности на BuildItSolar.com.

Итак, что они нашли?

В двух словах:

Тип экрана:

Лучшая производительность в целом, а также самый дешевый и простой в сборке . И Гэри, и Скотт были удивлены и использовали этот дизайн для справки при тестировании других.

Алюминиевый потолок Тип:

Производительность, по сути, связана с эталонным типом экрана — но немного сложнее и дороже в сборке.

Обратный проход Тип:

Высокое падение давления (плохо).От -10 до -20% от эталонного типа экрана. Улучшение возможно через редизайн. (См. Тепловое изображение выше)

Тип трубки — (испытан алюминиевый водосточный желоб)

При тестировании производительность составляла от -40 до -50% от эталонного типа экрана. Это самый дорогой в сборке, и Гэри почувствовал, что есть возможности для улучшения — в частности, для выравнивания воздушного потока по всем трубкам. Будущие тесты, вероятно, покажут улучшенную производительность.

Мои планы солнечных батарей

В течение последнего года или около того я думал, что нагреватель для пластиковых банок был моим лучшим вариантом с точки зрения затрат и эффективности.Изучив результаты тестов Гэри и Скотта, я пересматриваю свой план. Мотивированный превосходной производительностью, более низкой стоимостью и более простой конструкцией коллектора экранного типа , я начал работу над «портативным» блоком поглотителя экрана для решения конкретной ситуации в моем доме.

Когда я закончу работу и проведу несколько тестов, я поделюсь результатами.

Похожие сообщения на этом сайте :

Портативный пассивный солнечный воздухонагреватель
Солнечное тепло: бесплатно
Земляные корабли: устойчивое и самодостаточное проживание
Домашний солнечный: новые варианты финансирования, делающие его доступным
Дизайн суперизолированного дома
7 Солнечные обогреватели DIY Pop Can
Добавьте гибкости пластиковому окну Комплекты

Изображения: BuildItSolar.com; brianshomebrewsolar;

Производительность солнечного коллектора: больше, чем горячий воздух

В системе солнечного воздушного отопления Lubi от Enerconcepts используется перфорированное остекление из поликарбоната для передачи солнечной энергии в пространство между внешней стеной здания и панелью, где ее можно использовать для подогрева вентиляционного воздуха.

Conserval SolarWall была пионером на рынке известных солнечных коллекторов, но инноваций предостаточно. Насколько современные системы соответствуют требованиям?

Помимо SolarWall от Conserval (первая на рынке солнечная система отопления на открытом воздухе) и системы InSpire от ATAS, в настоящее время в США есть две канадские компании, предлагающие системы солнечного нагрева воздуха на солнечной энергии.С .: Matrix Energy’s MatrixAir TR и система Lubi от Enerconcept Technologies.

(Примечание: эти ссылки доступны подписчикам GreenSpec.)

Солнечное воздушное отопление, простая концепция?

Солнечное воздушное отопление — это относительно простая технология, при которой металлические панели устанавливаются на расстоянии нескольких дюймов от южной наружной стены или крыши нежилых зданий. Когда солнце попадает на панели, воздух в зазоре между зданием и панелью нагревается и втягивается в систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для предварительного нагрева входящего вентиляционного воздуха.Солнечное воздушное отопление может быть недорогим и эффективным способом снизить потребление энергии зданием, особенно в тех областях, где требуется много свежего воздуха, таких как склады, фабрики и складские помещения.

Двумя основными типами солнечных панелей для нагрева воздуха являются системы «обратного прохода», в которых используются сплошные панели, и системы «просвечивания», которые перфорированы для пропускания воздуха — и между ними существует большая разница в производительности. Узлы обратного прохода не так эффективны, потому что большая часть тепла на внешней стороне панелей излучается с поверхности, а тепло внутри этой панели не удаляется так эффективно.Однако в просвечиваемой системе большая часть тепла на внешней стороне панели втягивается через отверстия в панели через отрицательное давление, откуда воздух затем может быть втянут в систему HVAC.

Металлическая транспарентная система MatrixAir TR

В прозрачной системе MatrixAir TR

Matrix используются панели из оцинкованной стали или алюминия, но воздух из камеры забирается снизу наружной стены, а не сверху (SolarWall тянет сверху). MatrixAir слегка наклонен, когда это возможно, чтобы сделать его более эффективным для сбора солнечного излучения, и компания утверждает, что удаление воздуха к основанию системы очень эффективно, поскольку горячий воздух может «задерживаться» в верхней части других обнаруженных систем и не удаляется эффективно.Но, похоже, здесь есть компромисс производительности, поскольку Канадская ассоциация стандартов (CSA) сертифицирует эту систему как имеющую немного более низкий коэффициент производительности, чем SolarWall.

MatrixAir TR — это традиционная воздухопроницаемая система, которая включает в себя перфорированные оцинкованные стальные или алюминиевые панели, но при этом забирает воздух из нижней части камеры статического давления, а не из верхней.

Луби Enerconcept, использующая остекление для улучшения характеристик

Lubi

Enerconcept также представляет собой прозрачную систему, но вместо металла это застекленная система, в которой используется перфорированная 35.Поликарбонатные панели размером 6 дюймов x 12,6, устойчивые к ультрафиолетовому излучению (тот же материал, что используется в автомобильных фарах). Как и SolarWall, Lubi также вытягивает воздух из верхней части сборки, но Lubi пропускает свет через стену здания. По словам Кристиана Вашона, президента компании Enerconcept Technologies, металлические прозрачные системы требуют темных цветов поверхности, и часть тепла, собираемого этими панелями, теряется с поверхности металла. Эти потери более заметны в ветреную погоду. Стеклянная прозрачная система Lubi была признана нечувствительной к ветру. Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC).С поверхности теряется мало тепла; вместо этого он собирается в пленуме. И цифры CSA, похоже, подтверждают это, поскольку система Lubi имеет значительно более высокий коэффициент производительности, чем MatrixAir или SolarWall.

Конечно, тепловая масса и цвет фасада здания влияют на количество тепла, выделяемого системой Lubi, но, по словам Вачона, «штраф за использование более светлого цвета намного меньше с Lubi, чем с системой с металлическим просвечиванием». Например, при использовании белого цвета Lubi на 50% эффективнее аналогичной металлической системы.Это может сделать его более привлекательным вариантом для архитекторов, которые не хотят быть запертыми в темной облицовке.

Хотя технология не особенно сложна, все обнаруженные системы требуют тщательной реализации между архитектором, инженерами и теми, кто устанавливает системы HVAC. «Собрать этих людей вместе — это непростая задача, — сказал Вачон. В некоторых случаях, таких как проекты модернизации, Enerconcept упрощает процесс, предлагая системы «под ключ», которые включают коллектор, систему вентиляции, воздуховоды, заслонки, средства управления и даже субсидии.

Сколько это будет стоить?

Стоимость этих систем зависит от здания и множества других факторов. Согласно Matrix, ее система окупается примерно за пять лет. По оценкам Enerconcept, установленная Lubi стоит около 22–25 долларов за квадратный фут по сравнению с металлической системой от 15 до 20 долларов, но повышенная эффективность системы должна компенсировать некоторые из первых затрат.

Без BPA?

Несмотря на то, что производство стали и алюминия, используемых в большинстве прозрачных систем, оказывает значительное воздействие на окружающую среду, у поликарбоната есть свои недостатки.Бисфенол А (BPA), эндокринный разрушитель, содержащийся в некоторых детских бутылочках, банках и других потребительских товарах, также используется в производстве поликарбоната. Хотя при использовании большинства строительных изделий из поликарбоната существует небольшой риск воздействия BPA на жителей зданий, риски воздействия могут быть на уровне производства.

Брент Эрлих — редактор продуктов в BuildingGreen, Inc.

СОЛНЕЧНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕНЫ | Транспортированное солнечное тепло от Shift Energy, LLC

Стеновая система Calento — это перфорированная металлическая солнечная система отопления, созданная Trigo Energie в партнерстве с ATAS International.который существует уже много лет и стал рабочей лошадкой отрасли солнечного отопления во многих промышленных и коммерческих приложениях. Эта проверенная технология является недорогой, высокоэффективной и позволяет использовать экологически чистые возобновляемые источники тепла для коммерческих, промышленных, сельскохозяйственных, муниципальных и институциональных зданий по всему миру.

В отличие от систем более низкого качества, наши коллекторы доступны из нержавеющих алюминиевых панелей .

Подобно остекленным системам, продукты Calento также могут использоваться в качестве сайдинга для любого нового строительства или модернизации.При более низкой стоимости система Calento, вероятно, будет иметь более низкую стоимость на квадратный фут, чем большинство коммерческих решений для сайдинга, таких как кирпич, EIFS или изолированные стеновые панели —

Почему Каленто уникален? Чрезвычайно адаптируемый дизайн, множество профилей и цветов, доступны индивидуальные решения для изготовления, очень восприимчивы к сложному дизайну.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше …

Система Calento представляет собой перфорированную неперфорированную солнечную систему горячего воздуха OR , использующую технологию металлической облицовки для улавливания солнечного тепла на поверхности коллектора из темного металла (доступен выбор цвета).Перфорация или другие воздухозаборники позволяют свежему воздуху попадать в полость стены за металлическим коллектором, к которой подключена система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для предварительного нагрева больших объемов вентиляционного воздуха, поступающего в здание.

Система Calento сертифицирована как CSA (Канадская ассоциация стандартов), так и SRCC (Корпорация по сертификации солнечной энергии) и считается самым универсальным и недорогим промышленным решением для отопления, доступным для солнечного отопления в мире.

Металлическая панель абсорбера

Система включает в себя темную металлическую (для наилучшей производительности) стеновую панель, которая перфорирована сотнями крошечных отверстий.В некоторых случаях он может быть без перфорации с подачей воздуха снизу и по бокам.

Солнце нагревает поверхность стены, образуя пограничный слой теплого воздуха на внешней поверхности коллектора.

Воздуховод

Ряд элементов каркаса устанавливается для создания полости в стене, по которой воздух может перемещаться внутри системы.

Эти элементы каркаса имеют гальваническое покрытие, обеспечивающее длительный срок службы системы от 30 до 40 лет.Размер камеры повышенного давления позволяет контролировать воздух, и обычно ее глубина составляет от 4 до 8 дюймов, в зависимости от потока воздуха.

Подключение HVAC

После того, как коллекторные панели прикреплены к системе каркаса вентиляционной камеры, система UnitAir затем подключается к заборнику свежего воздуха системы HVAC здания, чтобы вести себя как сверхразмерные «солнечные решетки забора воздуха», во многом аналогично родственной технологии Lubi ™. система. Когда свежий воздух втягивается в здание зимой, температура наружного воздуха повышается до 40F в зависимости от солнечного света, чтобы резко сократить объем энергии, необходимой для вентиляции.

Система UnitAir — единственная металлическая система, которая обеспечивает полный выбор профиля, выбор цвета с неограниченным дизайнерским потенциалом. Система также обладает высокоадаптируемыми конструктивными характеристиками воздушного потока, что делает ее прекрасным решением для зданий, требующих больших площадей горизонтальных стен. Его также можно комбинировать с системами остекления Lubi ™ для создания конструкции двухступенчатого коллектора.

Система UnitAir идеально подходит для любого нового проекта коммерческого строительства и очень хорошо подходит для существующих объектов, таких как:

• Легкая атлетика и здоровье / Фитнес-центры
• Крытые бассейны
• Здравоохранение / Больницы
• Очистка сточных вод
• Ветеринарные службы и зоотехники
• Школы и университеты
• Аудитории / стадионы
• Сельское хозяйство
• Кабины для кузовов, металлообработки / сварки и покраски
• Лаборатории, чистые помещения
• Пищевые комбинаты
• Промышленное производство, подпитка котельной
• Складские и распределительные центры

Федеральный инвестиционный налоговый кредит (30%) в настоящее время распространяется на солнечную систему Люби, а также на ускоренную амортизацию.Местные государственные и коммунальные скидки также могут применяться — особенно в штатах Мэн и Нью-Гэмпшир в настоящее время

Оконная солнечная печь для горячего воздуха (на основе алюминиевого потолка): 11 ступеней (с изображениями)

Когда я поздно вернулся домой с работы следующим солнечным вечером, я решил подставить коллектор на солнце и посмотреть, насколько хорошо он подойдет. Я остался очень доволен первыми результатами.

Во-первых, был поздний вечер, поэтому солнце низко висело в небе очень далеко на западе.Коллектор получал очень мало прямого солнечного света из-за множества низко лежащих облаков, висящих вокруг солнца. Большая часть солнечного света, достигавшего коллектора, частично фильтровалась через тонкий облачный покров. Кроме того, было трудно избежать тени от сарая моего соседа, а также ближайшего дерева и телефонного столба. Излишне говорить, что условия были далеко не идеальными.

Тем не менее, вещь заработала. Даже без вентилятора из выпускного отверстия коллектора поднималось приличное количество теплого воздуха.Однако я читал, что принудительный воздух резко увеличивает мощность этих коллекторов, поэтому с быстро заходящим солнцем я с трудом разобрал старый ненужный компьютер, чтобы вытащить (очень большой) охлаждающий вентилятор. Я быстро сделал кусок OSB, который был больше, чем выходное отверстие коллектора, и просверлил в нем отверстие того же размера, что и вентилятор. С листом OSB поверх выхлопного отверстия и вентилятором, который втягивает воздух через коллектор и выходит сверху, я был поражен результатами.

В течение короткого периода времени после этого коллектор получал полный прямой солнечный свет, и я должен сказать, что тепло улетучивалось от этого предмета.Было похоже на такую ​​же мощность (как по температуре, так и по расходу), как у электрического нагревателя с принудительной подачей воздуха на 240 вольт, такого как те, которые установлены в моем доме для обогрева помещений. Другими словами, мне казалось, что я держу руку перед одним из этих обогревателей, пока он работал.

Прежде чем я смог вытащить термометры, он снова затуманился. Температура на выходе у меня упала с большим запасом. Установив термометры, я измерил устойчивую температуру 12 ^o C на впуске и 20 ^o C на выпуске.Все с хорошей обдувкой; примерно так же, как то, что выходит из вентиляционного отверстия сушилки для белья. Извините, но у меня пока нет способа измерить и измерить расход воздуха. В результате я также не могу рассчитать мощность устройства с точки зрения скорости, с которой он собирает тепловую энергию от солнца.

С учетом всего сказанного, я уверен, что этот коллектор обеспечит на 100% тепла, необходимого для сохранения тепла в комнате в солнечный, ясный зимний день. Учитывая, что я стоил около 60 долларов в материалах, он должен окупаться примерно три раза за каждый отопительный сезон в зависимости от погоды.

Как только я установлю эту штуку в окно, посмотрю, как она отапливается. Я действительно ожидаю, что в декабре он будет работать лучше, чем сейчас, в сентябре, потому что солнце все еще движется довольно высоко в небе и имеет довольно большой угол падения с вертикальным коллектором. В декабре низкое солнце будет светить почти прямо на коллектор, увеличивая мощность.

К сожалению, я не буду дома, пока солнце светит на коллекционера, до тех пор, пока не будет выделена линия для этого конкурса.Я обновлю этот неприкосновенный результат моими результатами, как только я их получу.

Пластина абсорбера — обзор

3.2.9.2 Пластина коллектора

Пластина коллектора или абсорбера обычно является наиболее сложным и дорогим компонентом коллектора, остальные части свободно доступны в торговле и массовом производстве для других целей.

Это обсуждение касается только типа нагрева жидкости, который может быть типа Tellier (двойной лист) или типа листа и трубы.Однако существует около десятка других типов, некоторые из которых будут кратко рассмотрены ниже. Независимо от типа, к этому компоненту предъявляются высокие требования в отношении безопасности, водонепроницаемости и коррозионной стойкости. В простейшем виде коллектор может быть обычной панелью радиатора центрального отопления. Материалы, наиболее часто используемые для коллекторных пластин в порядке убывания стоимости и теплопроводности, — это медь, алюминий и сталь. Если весь коллектор охвачен теплоносителем, проводимость материала становится неважной.Виллиер и другие исследовали влияние проводимости соединения и обнаружили, что стальные трубы ничем не хуже медных при условии хорошей проводимости соединения между трубкой и пластиной.

Склеенные пластины со встроенными трубками являются одной из лучших альтернатив с точки зрения производительности, но такие пластины требуют оборудования для массового производства. Такие пластины типа труба в листе f.inst. произведены Olin Brass Co. и их лицензиатами (см. Раздел 6) под названием Roll-Bond. Этот процесс включает в себя печать (с использованием специальных «чернил») желаемого рисунка трубок на одном плоском листе алюминия поверх первого и склеивание двух вместе с помощью тепла и давления по всей их поверхности, за исключением областей печати.Затем трубки создаются путем вставки специальной иглы в несвязанную часть края и надувания рисунка трубки жидкостью под давлением. Это процесс, с помощью которого изготавливаются практически все морозильные камеры холодильников, и узоры чрезвычайной сложности могут быть созданы на панелях относительно больших размеров (до 3 × 4 м).

Одной из основных проблем, возникающих при использовании алюминиевых трубок в листе, является коррозия, которая обычно возникает при контакте неочищенной воды с неизолированным алюминием.Японская компания Showa Aluminium Co. имеет патент США на использование цинкового порошка в специальных «чернилах», используемых в процессе Roll-Bond, и это дает эффект гальванизации на водяные каналы, который, по словам Сева, вызывает они полностью устойчивы к коррозии.

Конструкция Roll-Bond с трубками, объединенными с листами, обеспечивает хорошее тепловое соединение между пластиной и трубками.

Водные каналы должны быть соединены сверху и снизу каким-либо коллектором или коллектором, а коллектор должен иметь площадь поперечного сечения, которая больше, чем совокупная площадь обслуживаемых каналов, чтобы обеспечить сбалансированный и равномерный поток во всех каналы.

Есть несколько других процессов и конструкций, которые используются в коммерческих целях для производства водяных радиаторов или теплообменников и которые могут быть использованы для пластин коллектора.

В некоторых традиционных жидкостных нагревателях трубки припаяны или иным образом прикреплены к верхней или нижней поверхности металлических листов. Зажимы, зажимы, скрученная проволока, термоцемент и многие другие устройства были опробованы с разной степенью успеха для крепления труб к металлическим листам. В некоторых случаях для обеспечения более тесного контакта между трубкой и стальным листом использовались трубы с прямоугольным, а не круглым поперечным сечением.Для сборки можно использовать механическое давление или пайку.

Гофрированные оцинкованные стальные листы также были скреплены вместе для образования водонепроницаемых контейнеров с проходами для жидкости.

Вода делает практически обязательным использование коррозионно-стойких трубок. Медные трубки использовались в большинстве солнечных водонагревательных установок и становятся все более популярными в системах питьевого водоснабжения, хотя с точки зрения себестоимости они дороже, чем большинство конкурирующих материалов.

Прямое использование воды в плоском пластинчатом коллекторе создает другие проблемы. Вода может замерзнуть в холодную погоду и повредить коллектор, если не принять особые меры для предотвращения этого. Вероятно, лучше всего полностью осушить коллектор в холодную погоду, и для этого довольно легко спроектировать автоматическую систему, особенно если есть система, использующая принудительную циркуляцию воды без давления. Если нет полной уверенности в том, что эта проблема была решена с помощью воды, необходимо перейти к системе с двойным контуром, с раствором незамерзающего раствора в коллекторе и с теплообменником между раствором незамерзающего раствора и водой для нагреваться.Раствор антифриза предпочтительно должен быть дешевым, негорючим, неагрессивным и нетоксичным. Кажется, что идеальной жидкости не существует, и многие из них слишком дороги. Большинство из них слишком вязкие или слишком летучие. Многие имеют плохие свойства теплопередачи. Этиленгликоль, обычный автомобильный антифриз, очень ядовит, а пропиленгликоль — нет. Кроме того, гликоли нуждаются в ингибиторах коррозии.

Также можно использовать неметаллические поглотители, но в этом случае потребуется гораздо более тесный контакт между поверхностью и жидкостью, поскольку теплопроводность пластика или резины намного меньше, чем у металлов.

При температурах, близких к температуре окружающей среды, больше ничего не требуется, и можно использовать простую плоскую пластинчатую коллекторную систему без защитного остекления или задней изоляции. использоваться для обогрева бассейнов.

Поглощающая способность поверхности коллекторной пластины для коротковолнового солнечного излучения зависит от природы и цвета покрытия, а также от угла падения.

На рис. III / 7 показаны потоки энергии в плоском солнечном коллекторе. Сверху показано стекло, затем идет пластина коллектора (темно-серая посередине), а внизу — изоляция.Следует отметить, что из общего входящего излучения в 1000 Вт 130 Вт переизлучается, а 240 Вт тепла теряется через стеклянное покрытие за счет конвекции. Таким образом, чистая выработка энергии солнечным коллектором составляет 610 Вт, или КПД (КПД) составляет 61%.

Рис. III / 7.

Источник: ISES

В простейшем виде коллекторную пластину можно почернить тусклой краской, что может привести к тому, что пластина коллектора будет черной содержат технический углерод или графит. Доступен ряд фирменных красок для плоских коллекторов (см. Раздел 6), наиболее популярными из которых являются силиконовые краски и черная бархатная краска 3-M.

Перед нанесением финишной обработки поверхности необходимо использовать соответствующую ингибирующую ржавчину грунтовку, желательно промывочную грунтовку, поскольку толстый грунтовочный слой краски снижает передачу. Грунтовка должна быть самопротравливающейся. Без этого повторяющееся тепловое расширение и сжатие поверхности коллекторной пластины может привести к отслаиванию краски менее чем за год. Доступны несколько типов черных покрытий с запеканием.

Коллекторная пластина также может быть покрыта селективным черным покрытием, полученным химическим или гальваническим способом.

Недавно было предложено покрыть поверхность коллектора стекловидной эмалью.

Во время работы жидкость заставляется течь на одну сторону плоской пластины (обычно на нижний конец), а затем ее отводят с другой стороны (обычно на верхнем конце) после нагрева до температур в диапазоне от окружающей среды. до 120 ° C в зависимости от исполнения). Плоские пластинчатые коллекторы могут быть изготовлены для температур несколько выше этой, но концентрирующие коллекторы в какой-то момент становятся более рентабельными.

Прозрачные стены солнечного коллектора

Шарлин Риггер, ATAS International

По мере того, как экологические методы строительства становятся все более важными — не только по экологическим причинам, но также для экономии затрат и налоговых льгот, — повсюду появляются новые продукты, поддерживающие эту философию. Это обилие информации о продуктах и ​​«зеленая волна» может быть утомительным для специалиста по строительству. Однако обнаруженный солнечный коллектор заслуживает внимания опытного консультанта по ограждающим конструкциям.Министерство энергетики США (DOE) назвало коллекторы «наиболее надежными, эффективными и недорогими солнечными батареями для отопления коммерческих и промышленных зданий, доступными сегодня на рынке». ( DOE / GO-10098-558, 1998 .) Концепция получила множество наград и наград от Министерства энергетики США, Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), R&D Magazine и многие другие по всему миру.

The Concept

Концепция проста: перфорированная металлическая облицовка стен прикрепляется на расстоянии примерно 4-8 дюймов от южной стены к опорной решетке из вертикальных и горизонтальных каналов.Систему можно наносить вертикально или горизонтально на любую негорючую основу стены, поверх или вокруг существующих проемов в стене. Вертикальные каналы решетчатой ​​системы прикреплены к стене здания, горизонтальные каналы прикреплены к вертикальным каналам, а перфорированные металлические листы сквозно прикреплены к горизонтальным каналам.

Стена прозрачного солнечного коллектора может быть прикреплена к стене несколькими способами, в зависимости от требуемого объема воздуха. В некоторых случаях требуется только часть южной стены или даже стена пентхауса может подойти.Солнце нагревает металлическую панель, и нагретый воздух втягивается через крошечные отверстия в полость между панелью и стеной вентиляторами, установленными в верхней части стены. Затем вентиляторы распределяют нагретый воздух в здание через гибкие воздуховоды, установленные под потолком, или через стандартные воздуховоды, подключенные к системе отопления и вентиляции. Зимой нагретый воздух снимает значительную нагрузку с обычной системы отопления здания, тем самым экономя значительную энергию и деньги. Летом панель затеняет внутреннюю стену, что снижает потребность здания в охлаждении.Когда отопление не требуется, регулируемую заслонку можно открыть, чтобы воздух прошел в обход солнечного коллектора, обеспечивая постоянную подачу свежего воздуха в здание. Просветленная стена солнечного коллектора также эффективна в пасмурные дни, хотя и в меньшей степени.

Дополнительные преимущества

Кроме того, использование этой системы предварительно нагретого свежего воздуха исключает расслоение воздуха внутри промышленных зданий, когда горячий воздух поднимается к потолку и теряется через крышу или вытягивается вытяжными вентиляторами.Поскольку воздух постоянно заменяется, система идеально подходит для автомастерских, механических цехов, химических складов и промышленных предприятий, где присутствуют пары. Система также обеспечивает положительное давление в здании. Когда дверь или окно открываются, тепло из помещения выходит, но холодный наружный воздух не проникает внутрь.

Новые правила вентиляции определяют минимальную интенсивность вентиляции и качество воздуха в помещении в зависимости от типа здания и количества людей.Недостаток свежего воздуха может привести к «синдрому больного здания», который приводит к головным болям; раздражение глаз, носа и горла; и усталость и / или трудности с концентрацией внимания для его жителей. Эта система постоянно заменяет воздух и идеально подходит для производственных предприятий, зданий для хранения опасных отходов, спортзалов, ангаров для самолетов, школ, офисных зданий, многоквартирных домов и складов, требующих вентиляции. Система также обеспечивает технологическое тепло для сельскохозяйственных или промышленных целей.

Экологически чистая стена солнечного коллектора использует природную энергию, что снижает потребность в тепле от ископаемого топлива и сокращает образование парниковых газов.Окупаемость системы относительно короткая, а субсидии штата и федеральные субсидии, а также налоговые льготы предоставляются в качестве стимулов для использования солнечной энергии. Установка может претендовать на получение баллов и кредитов Leadership in Energy and Environment Design (LEED®). Стоимость обычной энергии может сильно варьироваться в зависимости от региона и сезона года. В условиях стремительного роста цен на энергию использование бесплатного солнечного тепла снизит потребность в традиционных источниках энергии.

Любая существующая негорючая наружная стена, выходящая на юг, которая нуждается в ремонте, может быть покрыта энергосберегающей стеновой панелью солнечного коллектора.Для однородного внешнего вида другие внешние стены могут быть покрыты аналогичной панельной системой того же цвета. Для разнообразия и эстетики могут использоваться сочетающиеся или контрастирующие цвета. Рекомендуется использовать перфорированные панели на вертикальной южной стене, чтобы собрать большую часть солнечной энергии. Вертикальная поверхность будет давать больше отраженного излучения без образования снега и низких ветровых нагрузок.

Исследования показали, что каждый квадратный фут панели обеспечивает от 150 до 200 БТЕ в час.Всасываемый воздух предварительно нагревается до температуры на 65 ° F (36 ° C) выше температуры окружающего воздуха, что снижает годовые затраты на отопление на 1–5 долларов на квадратный фут стенки коллектора, в зависимости от типа вытесняемого топлива. Правительства США, Канады и Германии проводят независимый мониторинг установок этого типа. Программа солнечного отопления и охлаждения Международного энергетического агентства (МЭА) сообщает об эффективности более 70%, согласно его отчету SHC.T14.Air.1 9/99 .

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, подразделение Министерства энергетики (DOE), в настоящее время отслеживает некоторые проекты и постоянно исследует систему солнечных коллекторов.

Технические характеристики

Солнечные коллекторы с прозрачным светом обычно изготавливаются из алюминия и, в меньшей степени, из цинка, в двухслойных ребристых конфигурациях. Толщина варьируется от 0,032 дюйма. алюминий до 0,028 дюйма цинк. Панели имеют ширину около 40 дюймов и доступны во многих цветах и ​​с отделкой PVDF (поливинилиденфторид). Для максимальной эффективности рекомендуется использовать более темные цвета с высокой степенью поглощения солнечного света. Системы практически не требуют обслуживания, поскольку в них нет жидкостей или движущихся частей, кроме системы вентилятора или дополнительных фильтров.Гарантия на лакокрасочное покрытие составляет 30 лет.

Примеры из практики

Системы воздухосборника с проницаемым воздухом успешно используются как в частном, так и в государственном секторе. Установки в автомобилестроении, производстве, авиации, образовании и распределении показали значительную экономию энергии. Системы прозрачных солнечных коллекторов были установлены во многих зданиях по всей территории Соединенных Штатов.

Производственное предприятие в Пенсильвании

Одна установка на новом 60 000 кв.футов в Аллентауне, штат Пенсильвания, было завершено в 2006 году. Его проектные цели заключались в снижении затрат на отопление, круглогодичной комфортной вентиляции и положительном давлении воздуха.

Коллектор из классической бронзы площадью 3 600 кв. Футов (коэффициент поглощения солнечной энергии 0,91) обращен на 16 градусов к западу от юга. Общий расход воздуха составляет 18 000 кубических футов в минуту (куб. Футов в минуту), который подается двумя вентиляторами диаметром 30 дюймов. На каждый квадратный фут стенки коллектора расход составляет 5 кубических футов в минуту. Ежегодная поставка возобновляемой энергии составляет 650 миллионов БТЕ.Среднее повышение температуры воздуха составляет 13 ° F при 5 кубических футах в минуту / кв. Фут в светлое время суток за 9-месячный сезон использования. Повышение температуры над окружающим воздухом в солнечный полдень обычно составляет 55 °. Годовое сокращение выбросов парниковых газов для этой установки составило 98 000 фунтов в год. Годовая прогнозируемая экономия энергии для этого проекта составила 16 500 долларов США, а фактическая экономия составила 22 086 долларов США, что означает экономию 4,60 долларов США на квадратный фут коллекторной стены. Общая прогнозируемая экономия энергии для этой установки за 30-летний срок реализации проекта составляет приблизительно 700 000 долларов США.Простой срок окупаемости с учетом ускоренной амортизации MACRS составляет менее 3,5 лет.

Начальная школа Гринвуда

Начальная школа Гринвуда в Миллерстауне, штат Пенсильвания, была недавно отремонтирована, и теперь в ней была установлена ​​черная коллекторная стена площадью 730 кв. Футов. Ежегодное сокращение выбросов парниковых газов составляет 19 000 фунтов. Ежегодная экономия затрат на отопление составляет 2553 доллара США при простой окупаемости в течение пяти лет (исходя из стоимости природного газа в 2008 году). Ожидаемая экономия за 30-летний срок реализации проекта составляет 115 000 долларов США.Школы не имеют права на налоговые льготы. Однако при использовании возобновляемых источников энергии на месте существует возможность получения дополнительных грантов от правительств штатов.

Производитель

Стена солнечного коллектора с прозрачным покрытием поставляется компанией ATAS International, Inc., которая производит продукт под торговой маркой InSpire ™ Wall.

О компании ATAS International Inc.

Компания ATAS International, Inc., основанная в 1963 году, является ведущим производителем металлической кровли, облицовки стен, потолков, металла по периметру и аксессуаров.Портфель ATAS предлагает широкий выбор изделий из алюминия, стали, цинка, нержавеющей стали и меди. Стандартные профили включают в себя узкие и широкие ребристые стеновые панели, гофрированные конструкции, кровельные системы с фальцем и обрешеткой, металлическую черепицу, встряски, плитки и многое другое. Дополнительные опции включают изогнутые, конические и перфорированные панели; скрытые или открытые застежки; гладкие или рельефные текстуры; горизонтальные и вертикальные приложения; и выбор из более чем 40 стандартных цветов с покрытием PVDF 70%.

Ориентируясь на экологичность в современном строительном дизайне, ATAS с гордостью поддерживает цели экологичного строительства с помощью высокопроизводительных решений, таких как солнечные панели крыши, изолированные металлические панели, холодные кровельные изделия и стены с солнечным воздухонагревателем. панели. Команда ATAS состоит из специалистов по продукту и рынку, которые обеспечивают высокий уровень поддержки вашего проекта, от первоначального обнаружения и проектирования до установки. У ATAS есть два производственных предприятия, сертифицированных по стандарту ISO 9001: 2015 в США: штаб-квартира в Аллентауне, штат Пенсильвания, и их предприятие в Месе, штат Аризона.ATAS также имеет второе производственное предприятие в Аллентауне, штат Пенсильвания, и недавно открыло новое производственное предприятие в Юниверсити-парке, штат Иллинойс. Для получения дополнительной информации об ATAS International посетите сайт www.atas.com или позвоните по телефону 610.395.8445.

NREL Солнечные технологии согреют воздух в «доме» | Новости

Увеличить изображение Крейг Кристенсен и Чак Кучер из

NREL стоят рядом со стеной в здании RSF, которое использует их отмеченная наградами технология воздухозаборника.
Кредит: Деннис Шредер

Иногда путь домой нелегок. Но как только вы найдете свой путь, вы знаю, что тебя встретят с распростертыми объятиями. Технология солнечного воздушного коллектора Transpired, разработанная в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США. (NREL) в 1990-х годах, недавно «нашла дорогу домой» и теперь является неотъемлемой частью система комфортного отопления нового Центра поддержки исследований (RSF).

«Солнечный коллектор действительно важен для здания». Филип Мейси, проект RSF — сказал менеджер Haselden Construction. «Так мы бесплатно нагреемся до подогрева. воздуха.»

Коммерческие и промышленные здания в США имеют особую потребность, когда дело касается системам вентиляции и отопления.Хотя свежий воздух внутри здания всегда желательно, втягивание свежего воздуха в здание в ясный зимний день может означать огромное требуется количество энергии, чтобы нагреть этот воздух, чтобы он чувствовал себя комфортно. По факту, 13 процентов энергии, используемой в США, идет на отопление жилых и коммерческих помещений. здания.

Воздушные коллекторы — простые и элегантные решения

Увеличить изображение

Большая часть южной стены RSF использует разработанную технологию пассивного обогрева. в NREL.Эти высокоэффективные коллекторы могут улавливать до 80 процентов энергии. солнечного света, падающего на коллектор.
Кредит: Пэт Коркери

Используя перфорированную металлическую пластину темного цвета на южной стороне здания, три Ученые NREL усовершенствовали способ для зданий, чтобы предварительно нагреть входящий воздух, снижение потребности в дополнительной тепловой энергии.

Основная концепция солнечного воздухосборника — перфорированная пластина. быть согретым солнечным светом, падающим на южную сторону здания. Поклонник добавлен в существующая система вентиляции здания медленно втягивает нагретый вентиляционный воздух в здание через плиту. Солнечная энергия, поглощенная темной пластиной, передается к воздуху, протекающему через него.Этот процесс может эффективно подогревать воздух. в такое здание, как RSF, на целых 40 градусов по Фаренгейту.

«Мы знали, что нам нужно создать предварительно подогретый воздух для RSF, и мы нашли продукт и пришлось посмеяться, когда мы поняли, что это будет идеально — технология был создан NREL, — сказал Мейси. — Это один из тех моментов, когда вы поняли, что очевидно, идут в правильном направлении, когда все складывается вот так.»

В отличие от предыдущих технологий для плоских солнечных коллекторов, солнечные коллектор не требует стекла. Стеклянные крышки обычно требовались для предотвращения потеря тепла в воздух и может быть дорогостоящей и отражать часть солнечного излучения нужно было нагреть воздух. Усовершенствования дизайна, выявленные исследованиями NREL и компьютером моделирование значительно увеличило количество доступной солнечной энергии, которую солнечный коллектор может улавливать.

«Как правило, это очень эффективные солнечные коллекторы», — Чак Кучер, главный инженер. и руководитель группы Thermal Systems Group. «Эти коллекционеры могут получить 75 до 80 процентов энергии солнечного света, падающего на коллектор, поглощается вентиляции воздуха ». Кучер был одним из исследователей, которые первоначально работали над прозрачный солнечный коллектор для NREL.Его исследования были предметом его докторской диссертации. Тезис а также предоставил диссертацию для Крейга Кристенсена из NREL и бывшего сотрудника Кейта Гавлик.

Разработки, внесенные NREL в эту технологию, были настолько захватывающими, что выяснилось, что солнечный коллектор был отмечен журналами Popular Science и Research and Development как одна из самых инновационных технологических разработок года.

«Исследование обнаруженного солнечного коллектора было для нас очень интересным проектом. по паре причин, — сказал Кучер. — Мы провели обширное исследование, много разных областей, и это было гораздо более всестороннее изучение технологии чем обычно. Это была совершенно новая концепция, и нам пришлось разработать новые уравнения, чтобы понять, как это будет работать.Но это простая и элегантная технология. это недорого и очень эффективно ».

Не первый солнечный коллектор в NREL

Увеличить изображение Пункт обращения с отходами

NREL на самом деле отличается тем, что впервые обнаружил солнечный коллектор будет расположен на территории кампуса NREL.
Кредит: Уоррен Гретц

«Мы были рады узнать, что обнаруженный солнечный коллектор будет использоваться на RSF, — сказал Кучер. — Но на самом деле он второй, установленный в NREL.

В 1990-х годах NREL установил солнечный коллектор на своем предприятии по переработке отходов.Поскольку предприятие хранит отработанные химические вещества, в нем используется дорогое электрическое сопротивление. отопление и требует большой вентиляции.

«Объект для обработки отходов был идеальным вариантом», — сказал Кучер. «Ставим инструменты на стене, а затем изучил и сообщил о результатах в рамках Международного Задача Энергетического агентства. Так что это второй коллектор в NREL, но первый на офисном здании.»

Узнайте больше об устойчивом NREL и Фонде поддержки исследований.

Haselden Construction и RNL построили исследовательский центр поддержки площадью 222 000 квадратных футов здание, которое задумано как образец для устойчивого, высокопроизводительного здания дизайн и предоставляет рабочее пространство, принадлежащее Министерству энергетики, для административного персонала, занимающего арендованные пространство в соседнем Денверском Западном Офисном парке.