Ehitame oma kätega päikesekollektori (23 fotot)

Päike on Maa võimsaim energiaallikas. Iga sekund saadab see meile rohkem kui 80 tuhat miljardit kilovatti. Seda on mitu tuhat korda rohkem, kui toodavad kõik maailma elektrijaamad. Inimesed on alati püüdnud leida viisi, kuidas päikeseenergiat oma vajaduste rahuldamiseks rakendada. Juba varakeskajal osati läätsede abil tuld teha ning tänapäeval soojendab mustaks värvitud katusele paigaldatud anum vett ning toimib külades ja suvilates suvise duši all. Muide, see on kõige lihtsam päikesekollektor - lihtne ja originaalne seade, mis võimaldab kasutada päikeseenergiat vee soojendamiseks või kütmiseks. Kui disaini veidi parandada, jätkub sooja vett kõikideks majapidamisvajadusteks ja maja kütmiseks. Selleks peate mõistma päikesekollektori põhimõtet.

Kuidas päikesekollektor töötab?

Nende seadmete tööpõhimõte põhineb päikesekiirguse energia muundamisel soojuseks:

1. päikesekiired soojendavad õhukeste torude kaudu kollektoris ringlevat jahutusvedelikku;
2. kuumutatud jahutusvedelik (vesi või antifriis) siseneb mahutisse;
3. paagis soojendab ta majapidamistarbeks mõeldud vett;
4. jahutatud jahutusvedelik naaseb kollektorisse.

Päikesekollektori tööpõhimõtet saab võrrelda auto jahutussüsteemiga - liigne soojus eemaldatakse töötavast mootorist radiaatori kaudu ja kulutatakse sõitjateruumi soojendamiseks. Aga kui auto jaoks on oluline eelkõige mootorist soojuse eemaldamine, siis päikesekollektori paigaldamisel tuleb seda tõhusalt säästa.

Päikesekollektorite kasutamise eelised ja puudused

Maailma teadlased nõustuvad, et päikesest saadava energia osakaal ainult suureneb ja tuuakse välja järgmised faktid:

• päike on ammendamatu ja tasuta energiaallikas;
• päikeseenergia kasutamine ei põhjusta keskkonnareostust ega aita kaasa kasvuhooneefekti suurenemisele;
• päikeseenergiat saab kasutada kõikjal, see ei vaja transporti;
• kaasaegsed teaduslikud arengud võimaldavad saadud energiat tõhusalt akumuleerida;
• päikesekollektorid vajavad minimaalset hooldust;
• kollektoriseade on suhteliselt lihtne ja odav.

Samal ajal märgivad teadlased päikeseenergia kasutamise raskusi:

• kollektori efektiivsus sõltub otseselt insolatsiooni tasemest;
• seadmete paigaldamine nõuab teatud esialgseid kulusid;
• talvel soojuskadu oluliselt suureneb.

Teine oluline puudus on võime saada energiat ainult päevavalgustundidel.

Päikesekollektorite tüübid

Eespool kirjeldasime lühidalt kaheahelalise kollektori tööpõhimõtet: jahutusvedelik voolab mööda ühte ahelat ja vesi voolab mööda teist. See seade võib olla üheahelaline. Selles toimib soojuskandjana ainult vesi, mida hiljem tarbitakse. Üheahelaline kollektor ei sobi talvel kasutamiseks, kuna vesi külmub ja lõhub torud.

Lisaks kollektorite jagamisele ühe- ja kaheahelalisteks ahelateks on ka teisi üldtunnustatud klassifikatsioone. Niisiis jagatakse päikesekollektorid tööpõhimõtte järgi:

• tasane;
• vaakum;
• õhk;
• jaoturid.

Mõelge üksikasjalikumalt nende struktuurile ja toimimispõhimõtetele.

Lame päikesekollektor

See lihtne seade meenutab võileiba järgmiste kihtidega:

• alumiiniumraam kinnitusdetailidega;
• soojusisolatsioon;
• imav pind-absorbent;
• vasktorud;
• kaitseklaas.

Absorberplaat on värvitud mustaks ja tagab maksimaalse päikesekiirguse neeldumise ning kogu konstruktsiooni kattev spetsiaalne karastatud klaas minimeerib energiakadu, tekitades kasvuhooneefekti ja soojendades neelavat kihti.

Lamedad päikesekollektorid on disainilt lihtsad, töökindlad, kuid madala kasuteguriga.

Vaakum päikesekollektor

Vaakumtorudel põhinevatel päikesekollektoritel on erinev tööpõhimõte.

Erinevalt lamekollektoritest koguvad vaakumkollektorites soojust hermeetiliselt suletud torud ja soojuskollektor. Spetsiaalse kattega torude klaaspind neelab tõhusalt päikeseenergiat, mis soojendab torude sees olevat jahutusvedelikku. Vaakum hoiab ära soojuskadu, töötades isolaatorina. Läbi soojuskollektori siseneb ringlev vedelik akumulatsioonipaaki, et soojendada vett ja seejärel tagasi vaakumtorusüsteemi.

Vaakumelemendid võimaldavad seda tüüpi kollektorites suuremat efektiivsust võrreldes lamedate analoogidega.

Õhk päikesekollektor

Seda tüüpi kollektorid ei ole kõrge efektiivsusega, kuna õhu soojusmahtuvus on väiksem. Kuid neid saab kasutada aastaringselt, kuna õhk ei suuda talvel külmuda.

Õhukollektori konstruktsioon on lihtsam ja väga töökindel. Õhkkollektoreid saab kasutada nii elamute kui ka tööstuspindade, juurviljapoodide, ladude, garaažide, keldrite kütmiseks.

Seade ja õhukollektori tööpõhimõte erinevad lameanaloogidest vähe: vasktorude süsteem, mille kaudu ringleb jahutusvedelik, asendab soojust vastuvõtva paneeli ribidega.

Paneelseade on sarnane kärgpolükarbonaadiga. Paneeli servade vahelt läbib õhk ja selle käigus soojeneb.Soojendatud õhk suunatakse ruumi, annab oma soojuse ära ja naaseb kollektorisse. Paneelid on valmistatud kõrge soojusjuhtivusega materjalidest - vask, alumiinium, teras.

Venemaa külmade talvedega kliimavööndi tingimustes ei küta õhukollektor maja täielikult soojaks, kuid täiendava tasuta soojusallikana võib see oluliselt küttekulusid kokku hoida.

Kuidas oma kätega päikesekollektorit teha?

Päikesekollektori võimsus sõltub otseselt selle pindalast, kuid pindala suurenemisega kasvavad ka soetuskulud. Mõnel juhul on palju tulusam ise improviseeritud materjalidest päikesekollektor valmistada. Selle tõhusus on suhteliselt väike, kuid materjalidele kulutamine ei mõjuta pere eelarvet. Igasugune isetehtud ehitus tasub end väga kiiresti ära, kui on võimalik ära hoida soojuskadu. Lihtsaim viis õhk- või lamepäikesekollektori valmistamiseks kodus.

Kõigepealt peate määrama selle paigaldamise asukoha:

• Paneelid peavad olema suunatud rangelt lõunasse teatud nurga all, pakkudes maksimaalset insolatsiooni. Seadme efektiivsus on suurem, kui paneeli kaldenurka saab muuta, keskendudes päikese asendi kõrgusele antud perioodil. Nii et talvel peaks kaldenurk olema maksimaalne ja suvel peaksid paneelid olema madalama nurga all.
• Soojuskadude vähendamiseks tuleks kollektoripaneelid paigaldada köetavale ruumile võimalikult lähedale. Kollektori efektiivne paigaldamine maja katuse lõunanõlvale või frontoonile. See minimeerib soojuskadu, kuid katusesse tuleb teha lisaaugud.
• Aedade, puude või muude hoonete vari ei tohiks langeda kollektori paigaldamiseks valitud kohale.

Pidage meeles, et talvel on varjud palju pikemad, kuna päike asub horisondi kohal madalal.

Pärast optimaalse koha valimist peate otsustama jahutusradiaatoritena kasutatavate materjalide üle. Omatehtud õhukollektori jaoks sobivad alumiiniumist joogipurgid. Mugavus on ilmne – alumiiniumil on kõrge soojusjuhtivus ja seda on lihtne lõigata, purgid on standardsete suurustega ja omavahel ühendatud.

Pärast vajaliku arvu purkide kogumist tuleb need põhjalikult pesta, kuivatada, lõigata kaela ja põhja augud, liimida liimi-hermeetikuga ja värvida mustaks.

Purkide pikkus ja laius peaks vastama paneeli suurusele. Pärast purkide aku panemist paneelile on vaja korraldada õhu sisse- ja väljalaskekanalid. Selleks võite kasutada ventilatsiooni paigaldamiseks müüdavaid valmistorusid. Süsteemi kokkupanekul on vaja ette näha paneeli tagumise külje ja ülemise klaasi isolatsioon. Seda saab asendada polükarbonaadi tükiga.

Valmis kollektori saab ühendada ruumi ventilatsioonisüsteemiga või jätta autonoomseks. Suurema efektiivsuse tagamiseks on sellega ühendatud ventilaator. Sellise kollektori sisse- ja väljalaskeava temperatuuride erinevus võib ulatuda 35 kraadini.

Lisaks õhule saab korraldada ka vee soojendamise. Jahutusradiaatoritena võivad olla malm- või alumiiniumakud, PND toru või voolik. Kui koguja plaanib
kasutada aastaringselt, peaks süsteem olema kaheahelaline ja jahutusvedelikuks vala antifriis või mõni muu jahutusvedelik.

Teie kodus või päikesekollektori suvilas asuv seade võib oluliselt vähendada küttekulusid ja rahuldada täielikult sooja vee vajadused.