Máy nước nóng năng lượng mặt trời tự chế

Máy nước nóng năng lượng mặt trời là gì

Bộ thu nhiệt (máy nước nóng) là một thiết bị thu năng lượng từ các tia sáng mặt trời và biến nó thành nhiệt. Mặt trời làm nóng chất làm mát trong bộ thu, sau đó được sử dụng để cung cấp nước nóng và sưởi ấm hoặc phát điện.

Các thiết bị liên kết với năng lượng của mặt trời có thể được gọi một cách chính xác là lắp đặt năng lượng mặt trời hoặc bộ thu năng lượng mặt trời (từ tên của thần mặt trời Hy Lạp cổ đại Helios).

Máy nước nóng năng lượng mặt trời hiện đại có thể phức tạp, nhưng bất kỳ chủ sở hữu nhà riêng nào cũng có thể tự chế tạo một thiết bị cho nhu cầu của riêng mình. Điều chính là tìm ra thiết bị này dùng để làm gì.

Ba bộ thu nhiệt đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng nước nóng và sưởi ấm của gia đình

Phạm vi sử dụng của nhà máy năng lượng mặt trời

Ở nước ta, nhiều người vẫn liên tưởng cụm từ máy nước nóng năng lượng mặt trời với bể đen trên nóc buồng tắm mùa hè, nhưng công nghệ này được sử dụng thành công trên toàn thế giới. Các bộ thu năng lượng mặt trời phổ biến ở các khu vực phía nam của Châu Âu. Cư dân của các nhà riêng ở Ý, Tây Ban Nha và Hy Lạp được yêu cầu hợp pháp sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời. Trung Quốc cũng không bị tụt hậu so với phương Tây. Tại đó, máy nước nóng năng lượng mặt trời được lắp đặt trên nóc các tòa nhà cao tầng và cung cấp nước nóng cho tất cả các căn hộ. Vào năm 2000, có rất nhiều nhà máy năng lượng mặt trời trên thế giới, cộng lại với nhau, chúng sẽ chiếm hơn 71 triệu m2... Gần 15 triệu m2 trong số đó sẽ là của Châu Âu.

Các bộ thu hút chân không bằng năng lượng mặt trời gần như chiếm hoàn toàn mái nhà của các tòa nhà mới ở Trung Quốc

Các thiết bị này được sử dụng để cung cấp nước nóng cho các cơ sở sinh hoạt và các tòa nhà công nghiệp, sưởi ấm cho nhà riêng, tòa nhà văn phòng, nhà xưởng. Họ có nhu cầu nhiều nhất trong các ngành công nghiệp thực phẩm và dệt may, vì trong lĩnh vực này có rất nhiều quy trình sản xuất sử dụng nước nóng.

Trong khu vực tư nhân, mỗi người từ Đức chiếm 0,14 m2 diện tích thu năng lượng mặt trời, từ Áo - 0,45 m2, từ Síp - 0,8 m2 và từ Nga - 0,0002 m2. Cường độ chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời ở Nga chỉ kém 0,5 kWh / m2 so với miền nam nước Đức. Điều này có nghĩa là mức độ phổ biến thấp của các bộ thu năng lượng mặt trời ở các khu vực phía bắc không phải do lý do địa lý.

Với hệ thống ống góp đa dạng, thậm chí có thể làm nóng nước hồ bơi

Tùy chọn thiết kế mùa hè

Tấm đen hấp thụ nhiệt và truyền nó cho chất làm mát di chuyển qua các ống (nước hoặc chất chống đông). Kính có 2 chức năng: cho phép bức xạ mặt trời truyền tới bộ trao đổi nhiệt và dùng để bảo vệ khỏi lượng mưa và gió làm giảm hiệu suất của bộ sưởi. Tất cả các kết nối được làm kín để bụi không lọt vào bên trong và kính không bị mất độ trong suốt. Một lần nữa, sức nóng của tia nắng mặt trời không được thoát ra ngoài bởi không khí bên ngoài qua các vết nứt; hoạt động hiệu quả của bộ thu năng lượng mặt trời phụ thuộc vào điều này.

Bắt đầu

Trước khi xây dựng một bộ thu năng lượng mặt trời, cần phải tính toán phù hợp và xác định nó phải tạo ra bao nhiêu năng lượng. Nhưng bạn không nên mong đợi hiệu quả cao từ việc cài đặt tự tạo. Tìm hiểu rằng nó sẽ là đủ - bạn có thể tiếp tục.

Công việc có thể được chia thành nhiều giai đoạn chính:

1. Làm một cái hộp
2. Làm bộ tản nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt
3. Đặt buồng trước và lái xe
4. Lắp ráp bộ sưu tập

Để tự tay làm hộp cho bộ thu năng lượng mặt trời, bạn nên chuẩn bị một tấm bảng có viền dày 25-35 mm và rộng 100-130 mm. Đáy của nó nên được làm bằng textolite, được trang bị các đường gân.Nó cũng nên được cách nhiệt tốt bằng bọt (nhưng bông khoáng được ưu tiên hơn), được phủ bằng một tấm mạ kẽm.

Chuẩn bị hộp xong, đã đến lúc mày mò thiết bị trao đổi nhiệt. Làm theo chỉ dẫn:

1. Bạn cần chuẩn bị 15 ống kim loại thành mỏng có chiều dài 160 cm và ống hai inch có chiều dài 70 cm
2. Trong cả hai ống dày, các lỗ có đường kính của các ống nhỏ hơn được khoan vào đó chúng sẽ được lắp vào. Trong trường hợp này, bạn cần đảm bảo rằng chúng đồng trục về một phía, bước tối đa giữa chúng là 4,5 cm
3. Giai đoạn tiếp theo - tất cả các đường ống phải được lắp ráp thành một cấu trúc duy nhất và được hàn chắc chắn
4. Bộ trao đổi nhiệt được gắn trên một tấm mạ kẽm (trước đó đã được gắn vào hộp) và được cố định bằng kẹp thép (có thể làm kẹp kim loại)
5. Nên sơn đáy hộp bằng màu tối (ví dụ: màu đen) - nó sẽ hấp thụ nhiệt mặt trời tốt hơn, nhưng để giảm thất thoát nhiệt, các yếu tố bên ngoài được sơn màu trắng
6. Cần phải hoàn thành việc lắp đặt bộ thu bằng cách lắp kính che gần các bức tường, đồng thời không quên việc niêm phong các mối nối một cách đáng tin cậy.
7. Khoảng cách 10-12 mm được để lại giữa các ống và kính.

Đọc thêm: Cách chọn máy hút mùi cho nhà bếp: theo loại, theo công suất, theo độ ồn

Nó vẫn còn để xây dựng một thiết bị lưu trữ cho bộ thu năng lượng mặt trời. Vai trò của nó có thể được thực hiện bởi một thùng kín, thể tích trong đó thay đổi khoảng 150-400 lít. Nếu bạn không thể tìm thấy một thùng như vậy, bạn có thể hàn một số cái nhỏ lại với nhau.

Giống như bộ thu nhiệt, bể chứa được cách nhiệt triệt để để chống thất thoát nhiệt. Nó vẫn còn để làm một khoang trước - một bình nhỏ có thể tích 35-40 lít. Nó phải được trang bị một thiết bị rơi nước (vòi có khớp nối).

Giai đoạn quan trọng và chủ yếu nhất vẫn là - đặt bộ sưu tập lại với nhau. Bạn có thể làm theo cách này:

1. Đầu tiên, bạn cần cài đặt một camera trước và một ổ đĩa. Cần đảm bảo rằng mực chất lỏng trong khoang sau thấp hơn 0,8 m so với khoang trước. Vì nước trong các thiết bị như vậy có thể tích tụ rất nhiều, nên cần phải suy nghĩ về cách chúng sẽ chồng lên nhau một cách đáng tin cậy
2. Bộ sưu tập nằm trên nóc nhà. Dựa trên thực tế, bạn nên làm điều này ở phía nam, nghiêng thiết bị một góc 35-40 độ so với đường chân trời.
3. Nhưng cần lưu ý rằng khoảng cách giữa kho chứa và thiết bị trao đổi nhiệt không được vượt quá 0,5-0,7 m, nếu không tổn thất sẽ quá đáng kể
4. Cuối cùng, trình tự sau sẽ xuất hiện: avancamera phải nằm phía trên ổ đĩa, trình tự cuối cùng - phía trên bộ thu

Giai đoạn quan trọng nhất đến - cần phải kết nối tất cả các bộ phận với nhau và kết nối mạng cấp nước với hệ thống hoàn thiện. Để làm điều này, bạn sẽ cần đến một cửa hàng bán ống nước và mua các phụ kiện cần thiết, bộ điều hợp, chổi cao su và các van đóng ngắt khác. Phần áp suất cao được khuyến nghị kết nối với đường ống có đường kính 0,5 ", áp suất thấp - 1".

Việc chạy thử được thực hiện như sau:

1. Thiết bị được đổ đầy nước qua lỗ thoát nước dưới cùng
2. Một avancamera được kết nối và mức chất lỏng được điều chỉnh
3. Cần phải đi dọc hệ thống và kiểm tra xem không có rò rỉ
4. Mọi thứ đã sẵn sàng để sử dụng hàng ngày

Bạn có thể làm một bộ thu năng lượng mặt trời bằng tay của chính mình một cách nhanh chóng, đây không phải là một công việc quá khó khăn. Để sử dụng nó trong nước, vào mùa hè, bạn không cần các mạch phức tạp và thiết bị đặc biệt:

• Nếu chỉ cần nước ở bên ngoài (vòi hoa sen ngoài trời, nước nóng để giặt giũ, bể bơi, rửa bát, các nhu cầu khác trong gia đình) thì bể cũng được lắp đặt bên ngoài.
• Khi cần nước trong nhà, bể chứa sẽ được lắp đặt bên trong
• Trong một hệ thống như vậy, có sự lưu thông tự nhiên của chất lỏng, do đó, bể chứa phải được lắp đặt cao hơn mức ắc quy 8-10 cm.
• Để kết nối bình với ắc quy (bộ hấp thụ), bạn cần các đường ống có đường kính nhất định.
• Với chiều dài lớn của hệ thống, tốt hơn là nên lắp đặt một máy bơm để tăng cường chuyển động của chất làm mát.

Bộ thu năng lượng mặt trời làm bằng ống nhựa kim loại

Các loại bộ thu năng lượng mặt trời

Các kỹ sư đã phát triển phẳng, hình ống với chân không, bộ tập trung với phản xạ hình trụ parabol, tháp trên không, tháp năng lượng mặt trời và các kiểu lắp đặt khác. Phổ biến nhất cho mục đích sinh hoạt là máy nước nóng phẳng và chân không.

Bảng: đặc điểm so sánh của bộ thu chân không và phẳng

Tính năng của Máy nước nóng năng lượng mặt trời tấm phẳng

Thiết bị là một bảng điều khiển, bên trong có các ống đồng với lớp sơn tối màu. Chúng làm nóng nước, sau đó được thu thập trong một bể chứa và được sử dụng để cung cấp nước nóng (cấp nước nóng). Nếu bạn tự làm bộ sưu tập, thì các thành phần đắt tiền có thể được thay thế bằng các vật liệu có sẵn:

• thay vì ống đồng, bạn có thể lấy thép, polyethylene hoặc chỉ một bộ tản nhiệt từ tủ lạnh cũ;
• khung gỗ có thể thay thế khung kim loại, mặc dù nó nặng hơn;
• bộ giảm xóc mạ chrome sẽ thay thế cho màu sơn đen thông thường;
• một tấm thủy tinh hoặc polycarbonate dạng tế bào sẽ đóng vai trò như một lớp vỏ bảo vệ, và bọt sẽ đóng vai trò như một lò sưởi.

Điều chính là đảm bảo độ kín của bảng điều khiển, nhưng đối với điều này là đủ để bịt kín tất cả các đường nối bằng silicone xây dựng. Nhược điểm chính của các thiết bị như vậy là chất làm mát được đốt nóng sẽ tỏa nhiệt vào không khí và nguội đi một chút trước khi vào bể chứa. Việc sử dụng cách nhiệt và niêm phong các đường nối được thiết kế để chống lại hiệu ứng này một cách chính xác.

Các bộ phận đắt tiền của bộ thu công nghiệp có thể được thay thế bằng các bộ phận rẻ hơn, ví dụ, có thể sử dụng ống thép thay cho ống đồng và khung thiết bị có thể được làm bằng gỗ

Nếu nước không được lấy từ tấm thu phẳng, vào ngày nắng nóng, nước có thể nóng lên đến 190–210 ° C, có thể dẫn đến vỡ đường ống với chất làm mát hoặc các bộ phận kết nối. Đối với những người thỉnh thoảng sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời, điều quan trọng là phải lắp đặt một bình chứa để có thể loại bỏ áp suất dư thừa trong đường ống. Một lựa chọn khác là sử dụng dầu khoáng thay vì nước làm chất tản nhiệt. Điểm sôi của nó cao hơn, giúp giảm nguy cơ hư hỏng hệ thống. Trong trường hợp này, cần có bộ trao đổi nhiệt, trong đó dầu sẽ truyền nhiệt tích tụ cho nước mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

Các tấm thu năng lượng mặt trời phẳng rẻ hơn và dễ sản xuất hơn, nhưng chỉ thích hợp để sử dụng vào mùa hè trong nước hoặc như một thiết bị đun nước nóng phụ trợ. Chỉ sử dụng chúng cho DHW.

Tính năng của bộ thu chân không

Loại máy nước nóng năng lượng mặt trời này bao gồm các ống riêng lẻ, mỗi ống nằm trong môi trường không có không khí. Thiết kế này giúp giảm thất thoát nhiệt trên đường từ bộ thu nhiệt đến bể chứa và tăng hiệu quả của hệ thống.Nhờ đó, bộ thu chân không hoạt động hoàn hảo trong thời gian chuyển mùa (mùa thu, mùa xuân) và trong mùa đông.

Ống góp chân không bao gồm các ống được đặt trong môi trường không có không khí

Ống đồng cũng được sử dụng trong máy nước nóng năng lượng mặt trời chân không, vì vật liệu này giúp truyền nhiệt tốt và đồng thời đảm bảo vệ sinh. Các yếu tố còn lại tương tự nhau: thủy tinh (borosilicat để truyền nhiệt tốt hơn), bên dưới là lớp hấp thụ màu đen, ống có chất mang nhiệt và đế. Sẽ dễ dàng hơn để đảm bảo độ kín của hệ thống, vì chỉ có một đường nối - đường nối giữa ống và bể chứa.

Các đường ống riêng biệt được kết nối với đường ống chính của máy nước nóng chân không

Nước lạnh dần nóng lên do tiếp xúc luân phiên với ống đồng nóng. Đây là cách duy nhất để tản nhiệt từ nhà máy năng lượng mặt trời chân không, vì vậy điều quan trọng là phải cung cấp cho nó một dòng nước lạnh thường xuyên, tức là sử dụng nước nóng suốt cả ngày. Để tăng độ bền của hệ thống, chất chống đông được sử dụng làm chất làm mát trong các bộ thu năng lượng mặt trời chân không. Nó chịu được nhiệt lên đến 300 ° C tốt và không bị đóng băng khi nhiệt độ của thiết bị xuống -40 ° C vào một ngày nhiều mây.

Để cung cấp nước nóng quanh năm và sưởi ấm cho một ngôi nhà ở nông thôn, cần phải có một bộ thu năng lượng mặt trời chân không. Nó đắt hơn, nhưng hiệu quả và đáng tin cậy hơn so với loại phẳng.

Không thể tự tay bạn tạo ra một bộ thu năng lượng mặt trời chân không hoàn chỉnh: việc chế tạo một ống có thành dày từ thủy tinh borosilicat là điều không tưởng trong điều kiện thủ công. Do đó, một lựa chọn đáng tin cậy hơn sẽ là mua bình của nhà máy (các loại đồng trục và lông vũ được cung cấp) và lắp ráp máy nước nóng năng lượng mặt trời tại chỗ. Nhưng vì ngay cả công việc như vậy cũng đòi hỏi kỹ năng của thợ khóa đáng nể, tốt hơn hết bạn nên mua một sản phẩm hoàn thiện với sự đảm bảo từ nhà sản xuất.