太陽集熱器とは
多くのデザインが開発され、特許を取得しています。
- 平らな。
- 管状。
- 真空管。
- 熱サイフォン。
日曜大工の太陽集熱器は、フラットまたは管状の設計で作成するのが最も簡単です。
インストールを組み立てる方法は？ 1つのコレクターブロック（それらの数は、上記の方法に従って実行された計算からすでにおおよそわかっています）は、次の要素で構成されています。
- 銅またはアルミニウムの管状要素のセット。
- 吸収板;
- 密閉された断熱ハウジング;
- 透明な耐熱性ポリマーまたは強化ガラスで作ることができる蓋。
断熱材の効果は、コレクターの効率を決定します。曇りの日や冷却システムの操作のために熱を提供できるストレージ回路が回路に提供されている場合は、それを増やすことができます。
太陽集熱器の製造とその後の設置のプロセスは、屋根だけでなく、建物の南壁でも可能です。この場合、ハウジングには空気の流れを促進するためのミシン目が設けられています。加熱された空気が壁の上部に上昇すると、建物の換気ダクトに送られ、さらに分配されます。
太陽集熱器の種類
標準的なデバイスは、プラスチックまたはガラスのケースに入れられた金属板の形をしています。このプレートの表面は太陽エネルギーを蓄積し、熱を保持し、暖房、給湯などのさまざまな家庭のニーズに合わせて伝達します。統合コレクターにはいくつかのタイプがあります。
累積的な
ストレージコレクターは、熱サイフォンとも呼ばれます。ポンプのないそのような日曜大工の太陽集熱器は最も有益です。その機能により、水を加熱するだけでなく、温度を必要なレベルにしばらく維持することもできます。
このような暖房用の太陽集熱器は、断熱ボックス内に配置された水で満たされたいくつかのタンクで構成されています。タンクはガラスの蓋で覆われており、それを通して太陽光線が通り抜けて水を加熱します。このオプションは最も経済的で、操作と保守が簡単ですが、冬の効率はほとんどゼロです。
平らな
Pは、大きな金属板（ガラスの蓋が付いたアルミニウムケースの内側にある吸収体）を表します。ガラスカバーを使用すると、日曜大工のフラットソーラーコレクターの方が効率的です。光をよく透過し、実際には反射しない雹に強いガラスを通して太陽エネルギーを吸収します。
箱の中には断熱材があり、熱損失を大幅に減らすことができます。プレート自体の効率が低いため、アモルファス半導体でコーティングされており、熱エネルギーの蓄積率が大幅に向上します。
自分の手でプール用の太陽集熱器を作るときは、フラットな一体型デバイスがしばしば好まれます。ただし、家庭用の給湯や暖房など、他のタスクにうまく対処することはできません。フラットは最も広く使用されているオプションです。銅から太陽集熱器用の日曜大工の吸収体を作ることが好ましい。
液体
名前から、それらの主な冷却剤が液体であることは明らかです。日曜大工の太陽集熱器は、次のスキームに従って作られています。太陽エネルギーを吸収する金属板を介して、熱はそれに取り付けられたパイプを介して水または非凍結液体の入ったタンクに、または直接消費者に伝達されます。
プレートには2本のパイプが取り付けられています。そのうちの1つから冷水がタンクから供給され、2つ目からはすでに加熱された液体がタンクに入ります。パイプには、入口と出口の開口部が必要です。このような加熱方式は、クローズドと呼ばれます。
ユーザーのニーズを満たすために温水が直接供給される場合、そのようなシステムは開ループと呼ばれます。
素焼きのものはプール内の水を加熱するためによく使用されるため、このような太陽集熱器を自分の手で組み立てるには、高価な材料を購入する必要はありません。ゴムやプラスチックで十分です。艶をかけられたものは効率が高いので、家を暖め、消費者に熱湯を提供することができます。
空気
空気装置は、熱媒体として水を使用する上記の類似物よりも経済的です。空気が凍ったり、漏れたり、水のように沸騰したりすることはありません。このようなシステムでリークが発生した場合、それほど多くの問題は発生しませんが、どこでリークが発生したかを特定することは非常に困難です。
日曜大工の生産は、消費者にとって高価ではありません。ガラスで覆われたソーラーパネルは、ソーラーパネルと断熱プレートの間にある空気を加熱します。大まかに言えば、これは内部に空気のためのスペースがあるフラットコレクターです。冷たい空気が内部に入り、太陽エネルギーの影響を受けて、暖かい空気が消費者に供給されます。
このようなオプションは、冷却剤として液体を使用するデバイスよりも耐久性と信頼性が高く、保守が容易です。セラー内の望ましい気温を維持するため、またはソーラーコレクターで温室を加熱するために、まさにそのようなオプションが適しています。
柔軟なチューブ構造
信頼性の高い太陽集熱器を作成するために、高品質の材料のみが使用されています。この目的のために、灌漑に使用される金属プラスチックパイプまたは通常のホースが適しています。コレクターは、いくつかのモジュールで構成できます。パイプを敷設し、しっかりと固定する必要があります。
このデザインは最もシンプルです。その主な欠点は、ポンプを使用する必要があることです。そのようなデザインでは自然循環が不可能なので。パイプが長すぎると、水圧抵抗が温度差によって生じるヘッド力よりも大きくなります。
ポンプの取り付けは問題ありませんのでご注意ください。さらに、そのようなシステムは非常に迅速に成果を上げます。
プールの設置
検討されているバージョンのコレクターは、プール内の水を加熱するためにも使用できます。ポンプ装置を備えたろ過システムに接続する必要があります。内部を循環する液体は、プールタンクに入る前に加熱されます。
貯蔵タンクの設置を拒否することが許されるオプションがあります。このアプローチは、温水が日中の少量の使用のみを目的としている場合に実装できます。たとえば、回路の長さは150メートルです。この場合、内径のインジケーターは16ミリメートルです。この設計では、30リットルの液体が配置されています。設計が1つのシステムに接続された複数のコンパートメントで構成されている場合、はるかに多くの温水があります。
太陽集熱器-水または空気
それぞれのヒーターは効果的であり、主な目的と動作原理のみが異なります。
- 集水器-温水および低温床下暖房システムのニーズを満たすために使用されます。冬季の作業効率は大幅に低下します。バッファータンクに接続された間接加熱真空およびパネルコレクターは、年間を通じて熱を蓄積し続けます。主な欠点は、太陽集熱器、設置、配管のコストが高いことです。
- 換気マニホールド-シンプルなデザインと、必要に応じて独立して作成できるデバイスを備えています。主な目的：暖房。もちろん、受け取った熱を給湯に利用できるスキームもありますが、同時に、集熱器の効率はほぼ半分に低下します。利点：キットとインストールのコストが低い。
太陽熱暖房システムは日中のみ機能します。空気の加熱は、曇りの日、重い雲、雨の中でも始まります。冬のエアヒーターの作動は止まりません。
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銅パイプから
同じ材料のシートで内側が装飾された銅の蛇紋岩を備えたコレクターは非常に効果的です。おそらく、ネット上で見つけたものの中で最も効果的です。チューブとストリップは、継ぎ目、接合部で特殊な自生はんだごてではんだ付けされているため、銅吸収体は2日を要した最も時間のかかる段階でした。
銅は、過硫酸カリウムの浴に入れることによって黒くなりました。
ケースは断熱され、熱を反射するために後壁にホイルが取り付けられました。すべてのギャップは注意深く密封されています：
構造物は所定の位置に移動されました。このため、通常のラップフィルムで包まれ、輸送と接続の後にのみガラスが取り付けられました。
結果：暑い南部の気候では、直射日光の下で銅が熱くなり、水が沸騰するまで加熱され、ポリマー構造要素の融解の痕跡さえ目立った。このタイプのソーラーアブソーバーを備えたシャワーに冷たい液体を混ぜることをお勧めします。そのためには、別のバレルを用意するか、蛇口から供給する必要があります。
吸収体の製造
チューブは次のように組み立てます。
- 壺の上部を覆う壁（穴が開いている）は、金属製のはさみで「花びら」に切り取られ、内側に曲がっています。缶を可能な限り最大の直径のプラスチックパイプに置くことで「花びら」を曲げるのが便利です（缶の内側を通過するため）。
- 円錐ドリルの付いた各缶の底に、直径20 mmの穴を3つ開けて、それらの中心が正三角形の頂点になるようにする必要があります。
- 今、あなたは缶からチューブを集めることができます-8個。それぞれに。缶の接合部は、高温モルタルなどの高温の煙突シーラントで密封する必要があります。この組成物は、以前に脱脂して湿らせた表面に塗布する必要があります。組成物は、ゴム手袋を着用して指で平らにします。ゴム手袋も水で湿らせてください。
チューブを完全に均一にするために、組み立て中に、缶は2つのボードからノックダウンされ、等しい角度の角の形をしたテンプレートに配置する必要があります。垂直に対してわずかな角度で取り付けられます（壁にもたれることができます）。
テンプレートにある新しく組み立てられたチューブに、上からシーラントが完全に硬化するまで、おもりを取り付ける必要があります。
太陽集熱器とは何ですか？
中核となるのは、これは温水を生成するために使用される気候装置であり、その後、配管および暖房システムで使用されます。このようなシステムの動作原理は、加熱中に水の密度を変化させることです。これにより、高温の液体が押し上げられます。 
このようなシステムの主な違いは、天然資源、特に太陽エネルギーが完全に無料で暖房に使用されることです。また、適切に設計された太陽集熱器を使用すると、凍るような日や曇りの日でもこのエネルギーを抽出できます。したがって、このような装置の使用は、夏だけでなく、秋および冬でも可能である。 
太陽集熱器
完全な太陽集熱器システムの設計には、必然的にいくつかの基本的な要素が含まれます-これらは次のとおりです。
- 太陽エネルギーを抽出するための装置。
- お湯を溜めるための容器;
- 熱交換器;
- クーラントの冷却速度を低下させる断熱構造。
段ボールからデバイスを作る
これはさらに単純な太陽集熱器の設計です。あなたはそれをはるかに速く構築するでしょう。
第一段階。まず、前のバージョンと同じ方法で木箱を作ります。次に、後壁の周囲（約4x4 cm）に沿って梁を置き、底にミネラルウールを置きます。
第二段階。底に出口穴を開けます。
第三段階。梁の上に段ボールを置き、梁を黒く塗り直します。もちろん、もともと違う色だったら。
第4段階。空気の流れのために\u200b\u200b段ボールの全領域に穴を開けます。
第5段階。必要に応じて、構造全体をポリカーボネートで釉薬をかけることができます。これにより、吸収体の加熱温度が上昇します。ただし、外部からの空気の流れのための出口も提供する必要があることを忘れないでください。
冬の家庭用暖房用真空太陽集熱器の特性
真空太陽集熱器はかなり複雑な装置です。主な作業要素は、チューブが配置されている透明な表面を持つ高価な光吸収電球によって表されます。仕事の基本は魔法瓶の原理です。魔法瓶は、太陽光が空気のない内管に入るのを可能にし、最大95％の熱を節約することができます。
真空太陽集熱器。より高価ですが、冬でも機能します
内部真空の底 太陽集熱器用チューブ 不凍液を占有し、加熱すると気体状態になります。上部では、熱がクーラントとともにコレクターに伝達されます。同時に、不凍液は冷えて凝縮し、元の状態に戻ります。
真空太陽集熱器は、劣悪な光条件と-37°C未満の温度での高効率が特徴です。北緯用に特別に設計されており、直達日射がなくても機能します。効率的な操作のために、構造は汚染からその表面をきれいにすることからなる絶え間ない注意を必要とします。
主な欠点は、建設費が高いことです。少なくとも1つのチューブが故障した場合、すべての製品が直列に取り付けられているため、修理に問題が生じます。
「夏」スキーム
このオプションは、夏のシャワーに便利です。路上に設置する場合は、お湯が溜まる容器を設置してください。
建物内の配線について言えば、液体の入った容器を家の中に設置する必要があります。
検討中のスキームは、自然循環に基づいて機能します。コレクターは、温水が溜まるタンクの下、約1メートルに取り付ける必要があります。これは、冷たい液体と熱い液体の密度が異なるためです。コレクターをタンクに接続するには、断面積が0.75インチ以上のパイプを使用する必要があります。
水を効果的に暖かい状態に保つには、タンクの壁を断熱する必要があります。この目的のために、ミネラルウールを使用する必要があります。その厚さは少なくとも10センチメートルでなければなりません。ボイラーの上に屋根がある場合は、断熱材としてポリエチレンを追加使用する必要があります。
このスキームは、「夏」とは呼ばれていません。暖かい季節にのみ水を温めることができます。寒い時期には、液体をシステムから排出する必要があります。そうしないと、凍結すると使用済みパイプラインが損傷する可能性があります。
自家製の太陽集熱器を組み立てるプロセス
この太陽エネルギー製品の組み立ての始まりは、コイルの製造から始まります。既製のコイルを手に入れることができれば、最終的な組み立てにかかる時間ははるかに短くなります。選択したコイルは、内部からすべての詰まりを洗い流し、フレオンの残留物を取り除くために、流水（できれば高温）で完全に洗浄する必要があります。適切なチューブが見つからなかった場合は、ストアで適切な量を購入できます。ただし、この場合、コイル自体を作成する必要があります。それを作るために、必要な長さにチューブを切ってください。次に、コーナートランジションを使用して、コイル構造の形ではんだ付けします。さらに、コレクターを給水システムに接続できるように、はんだ3/4配管がコイルのエッジに移行します。コイルの形状と設計にはいくつかのオプションがあります。たとえば、「はしご」の形でチューブをはんだ付けできます（このオプションを実装する場合は、コーナー以外のアダプターを購入する場合は、Tシャツが必要になります）。 。
ソーラーコレクターアセンブリ
次に、事前に準備された金属シートに、黒のマットペイントで選択的なコーティングを適用します。これは、少なくとも2、3層で行うことをお勧めします。空気の流れが塗料を乾かすのを待ち、コイル（塗装されていない側）のはんだ付けを開始します。コイル構造全体をチューブの全長に沿ってはんだ付けする必要があります。これにより、最も効率的な熱伝達が保証され、その結果、給水システムへの最大の熱伝達が保証されます。すべてを正しく行えば、組み立てた太陽集熱器は意図したとおりに機能します。
フラットコレクター
フラットソーラーコレクターは、下から見たときに固定されている金属フレームです。
- ボディプレート;
- 断熱層;
- 反射層（すべてのモデルに存在するわけではありません）;
- 熱交換管がはんだ付けされている集熱板（ヒートシンクまたは吸着板とも呼ばれます）。
- 透明な光透過性カバー（95％の光透過率またはそれ以下の透明性のポリカーボネートを備えた強化ガラス）。
また、ボディにはアウトレットパイプとインレットパイプがあり、クーラントがそれらを循環します。
開いているモデルがあります-カバーなし。それらの唯一の利点はそれらの低価格ですが、それらは非常に非効率的であり、低温では完全に動作しません。カバーがないため、吸収コーティングがすぐに破壊されるため、オープンコレクターは数シーズン使用でき、その特性により、プールやシャワーで水を加熱するために使用できます。それらは加熱には役に立たない。
フラットソーラーコレクターの動作原理は次のとおりです。太陽光線は上部の保護ガラスをほぼ完全に通過します。これらの光線から、ヒートシンクが熱くなります。もちろん、熱は放射されますが、ほとんど出ません。ガラスは太陽光線を透過し、熱を通過させません（図の「c」の位置）。熱エネルギーは放散されず、パネル内に蓄えられていることがわかります。この熱から、熱交換管が加熱され、熱が管から循環する冷却剤に伝達されます。
フラットコレクターの場所に関する規則
このタイプのコレクターは、入射光線に対して90°の角度で配置する必要があります。この角度がより正確に設定されるほど、システムはより多くの熱を収集します。固定された屋根でこの角度を常に維持することは非現実的であることは明らかですが、光ができるだけ長く当たるようにパネルを配置する必要があります。太陽に対するパネルの位置を変更し、太陽光線の最適な入射角を維持する非常に高価なデバイスがあります。それらは追跡システムと呼ばれます。
価格は何に依存しますか
フラットコレクターの価格は、使用する材料に大きく依存します。したがって、本体はアルミニウムまたは亜鉛メッキ鋼にすることができます。アルミボディが好ましいですが、それ以上の費用がかかります。ポリマーケースもあります。それらは高い強度と信頼性が特徴です。
熱交換管と集熱板の材質は効率に大きな影響を与えます。それらはアルミニウム（そのようなパネルはより安い）と銅です。銅製のものはより高価ですが、耐久性も高く、効率も高くなります。ロシアにとっては、南部地域でも利用することが望ましい。南でも日射量が多すぎることはめったにないので、暖房には必ずしも十分ではありません。
集熱器プレートのコーティングも重要です。完全な黒に近いほど、反射される光線が少なくなり、より多くの熱が発生します。したがって、技術者はこのコーティングを改善するために絶えず取り組んでいます。
最初のモデルでは通常の黒色の塗料でしたが、現在は黒色のニッケルコーティングです。
プラスチックマニホールド
別のタイプでは、プラスチック製の太陽集熱器を区別することができます。最も単純なバージョンでは、これらは2つのポリカーボネートパネルで、アルミニウムフレームに取り付けられています。それらの間で、リブが溶接または溶接され、水の流れのためにパネルに迷路を作成します。入口はパネルの上部にあり、出口は下部にあります。冷たい水が上の方に注がれ、それは迷路を通過して加熱され、より高い温度で下の方から出ます。このシステムは、夏に水を加熱するために使用されます。油圧抵抗が低いため、重力流システムで非常にうまく機能します。このタイプの太陽熱温水器は、庭の季節に夏の家に温水を供給するための理想的なオプションです。
しかし、暖房用の本格的なコレクターは、プラスチック製の太陽集熱器と呼ばれることもあります。それらのトップカバーはガラスではなく、太陽光をよく透過する同じポリカーボネートまたは他のプラスチックでできているだけです。このようなモデルはリスクが低く、プラスチックはガラスよりも耐久性があります（強化されていても）。
自動化された太陽集熱器と連動する設備システム
ソーラー設備の操作の詳細、絶えず変化する初期データ（季節、気象条件など）は、パラメーター（温度、熱媒体の流れなど）の安定性を保証しません。これには、制御システムを含める必要があります。インストールスキーム。
設置図の特定の場所の温度分析に基づいたコントローラーなどの電子機器は、バルブの開閉、ポンプユニットのオン/オフを実行して、回路に沿った冷却液の最適な動きを選択します。したがって、たとえば、冷却剤の貯蔵タンク内の水の温度を超えると、コントローラーは回路に沿った動きを停止し、コレクターを介して環境に放出される可能性のある熱の損失を停止します。
ソーラーヒーターの動作原理
自家製の太陽系の製造に着手する前に、工場で作られた太陽集熱器（空気と水）の設計を研究する価値があります。前者は直接暖房に使用され、後者は給湯器または不凍液-不凍液として使用されます。
ソーラーシステムの主な要素は、3つのバージョンで提供されるソーラーコレクター自体です。
- フラット給湯器。それは、下から絶縁された密封された箱です。内部には、銅コイルが固定された金属板製の放熱器（吸収体）があります。上から要素は強いガラスで閉じられます。
- 空気加熱マニホールドの設計は以前のバージョンと同様ですが、冷却剤ではなく、ファンによってポンプで送られる空気のみがチューブを循環します。
- 管状真空コレクターの装置は、フラットモデルとは根本的に異なります。この装置は、銅管が配置されている耐久性のあるガラス製フラスコで構成されています。それらの端は2つのラインに接続されています-供給と戻り、空気はフラスコからポンプで排出されます。
添加。別のタイプの真空給湯器があり、ガラスフラスコはしっかりと密閉され、低温で蒸発する特殊な物質で満たされています。蒸発中、ガスは水に伝達された大量の熱を吸収します。写真のように、熱交換の過程で、物質は再び凝縮し、フラスコの底に流れます。
直接加熱された真空管（左）と液体の蒸発/凝縮を動力源とするフラスコの装置
リストされているタイプのコレクターは、太陽放射の熱を直接伝達する原理（そうでない場合は日射量）を使用して、流れる液体または空気に変換します。フラット給湯器は次のように機能します。
- 循環ポンプによって汲み上げられた水または不凍液は、0.3〜0.8 m / sの速度で銅製の熱交換器を通過します（ただし、屋外シャワーの重力モデルもあります）。
- 太陽光線が吸収シートとそれにしっかりと接続されたコイルチューブを加熱します。流れるクーラントの温度は、季節、時間帯、街の天候に応じて15〜80度上昇します。
- 熱損失を排除するために、本体の底面と側面はポリウレタンフォームまたは押出ポリスチレンフォームで断熱されています。
- 透明なトップガラスは3つの機能を果たします：それは吸収体の選択的なコーティングを保護し、それは風がコイルに吹き付けられないようにし、そしてそれは熱を保持する気密層を作ります。
- 高温のクーラントは、貯蔵タンクの熱交換器（バッファータンクまたは間接加熱ボイラー）に入ります。
装置回路内の水温は季節や日によって変動するため、太陽集熱器を直接暖房や家庭用温水に使用することはできません。太陽から受け取ったエネルギーは、タンクのコイルであるアキュムレータ（ボイラー）を介して主冷却材に伝達されます。
各フラスコの真空と内部反射壁により、管状装置の効率が向上します。太陽光線は空気のない層を自由に通過し、不凍液で銅管を加熱しますが、熱は真空に打ち勝って外に出ることができないため、損失は最小限に抑えられます。放射の別の部分は反射板に入り、喫水線に集中します。メーカーによると、設置効率は80％に達します。
タンク内の水が適切な温度に加熱されると、太陽熱交換器は三方弁を使用してプールに切り替わります
