用于加热水的 DIY 太阳能集热器：如何制作用于加热房屋的集热器

内容

空气太阳能集热器：设计方案装置
负责组装阶段
空气歧管
温度分类
太阳能热水器的种类及其特点
按流通类型
按收集器类型
按循环回路类型
冷却液
吸收器，系统最重要的部分
按建筑类型
冬天可以用太阳能集热器吗
如何用自己的双手制作太阳能热水器
自己动手做热水器的工具和材料
太阳能热水器的制造工艺
太阳能是一种替代热源
工厂设备的价格
的优点和缺点
它在冬天如何工作？
太阳能集热器如何工作？
太阳能集热器如何工作？
空气太阳能集热器的装置及工作原理
收集器的工作原理 - 很简单
太阳能电池板和集热器的区别
如何用自己的双手制作太阳能集热器
太阳能集热器设计
用瓦楞纸板制作设备
额外的运营成本

空气太阳能集热器：设计方案装置

为了使用任何家庭中的方法制造空气太阳能集热器，您需要一点。

你会需要：

木板、条、胶合板；
自攻螺钉、钉子或其他紧固件；
饮料铁罐；
黑漆;
玻璃。

首先，您需要准备一个所需尺寸（长x宽）的木箱。盒子的深度应略大于计划使用的罐头直径。盒子的壁可以用自攻螺钉或任何合适的紧固件固定。然后，在盒子的顶部和底部，从上下壁后退10-15厘米，您需要安装架子，沿着其整个长度钻孔等于它们的直径。

需要在罐头上开孔，切断颈部和底部，从而获得一个看起来像一个小风道的通管。您需要通过将第二个罐子插入第一个罐子的空底部，将下一个罐子插入其中，以此类推整个盒子长度来连接罐子。然后通过为此钻的孔将罐中产生的管道插入盒子中。因此，需要用罐子装满整个盒子，不计算上壁和安装罐头的上搁板之间的空间，以及下搁板和下壁之间的空间。

上、下搁板与罐头的连接处必须用自攻螺钉将搁板沿罐壁钻孔固定。来自房间的空气将进入盒子上壁和上层架子之间的空间，为此必须提供孔，最好是一对。通过罐子并加热，空气将进入底部架子和墙壁之间的类似空间，从那里通过孔进入房间，这里有必要提供风扇。因此，应该进行完整的空气循环和加热过程。

盒子本身和安装的罐头需要脱脂并涂上黑色哑光漆（可以使用最便宜的），以营造单一结构的印象并提高加热速度。

负责组装阶段

最后一步是组装外壳，它将设备的所有组件固定成一个单一的结构。使用一张胶合板和木块，您需要敲下一个坚固的盒子。在使用过的木条上，预先切出凹槽，然后将聚碳酸酯屏风插入其中（凹槽深度约为 0.5 厘米）。安装所有主要部件后，即可制作出管口。接下来，在已经组装好的木箱中，为了创造一个气袋，你铺设矿棉绝缘材料。在矿棉上安装一个带线圈的面板。塞住棉绒的边缘，使线圈不会接触到盒子的墙壁。加热板和聚碳酸酯板之间也必须有一定的距离，不能相互接触。

最后阶段包括用特殊的防水溶液和珐琅处理身体（前部除外）。

旧框架的太阳能集热器

就是这样，自己动手做的太阳能集热器已经准备好了。为了激活它，将它放在一个支撑结构上，将它的前部转向太阳，使光线以最直角落在前部。在屋顶上，安装一个蓄水箱，它将作为蓄水池。在水箱顶部，运行连接到歧管顶管的软管，到底管的底部。通过按照该方案连接水，您将确保在自然循环模式下运行。根据物理定律，热水会向水箱方向上升，排出的冷水进入集热器在盘管中加热。不要忘记，有必要将软管和阀门连接到水箱以从水箱中抽水，并用新水填充它。

空气歧管

空气收集器是最成功的发展之一。但空气式太阳能电池板非常罕见。此类设备不适用于家庭供暖或热水供应。它们用于空调。热载体是氧气，它在太阳能的影响下被加热。这种类型的太阳能电池板用涂有深色阴影的带肋钢板标识。该设备的操作原理是向私人住宅自然或自动供应氧气。氧气在太阳辐射的帮助下在面板下方升温，从而产生空调。

允许在私人住宅、商业场所安装空气收集器。

温度分类

家用太阳能设备通常根据冷却剂的类型进行分类。今天在世界市场上，您可以找到液体和空气系统。此外，集热器根据工作温度范围进行划分，即根据工作元件的最高加热温度进行分类。有以下类型的系统：

低温——太阳能集热器的热载体加热到50℃；
介质温度——循环液温度不超过80℃；
高温——传热材料最高温度可达300度。

前两个选项最适合家庭使用，而高温集热器型号更常用于经济的制造和工业部门。这是因为在高温热水系统中，将太阳能转化为热能的过程相当复杂。同时，这种太阳能装置占据了很大的面积。不是每个“别墅”房地产的业主都能负担得起这样的奢侈品。

太阳能热水器的种类及其特点

太阳能热水器是一套利用太阳能加热水的设备。这些设备的另一个名称是太阳能集热器。与使用阳光发电的光伏电池板不同，太阳能加热器会立即接收热能，然后将热能转移到冷却剂（水、防冻剂等）中。

它们形成了一个由以下元素组成的完整系统：

集电极。接收热能并将其传递给冷却剂的面板。
储存罐。一种容器，其中积聚了热水，冷却的冷却剂被新鲜加热的水流代替。
加热回路。传统的散热器系统或地暖，实现冷却液的能量。在某些类型的系统中，加热回路不包括在收集器系统的体积中，在储罐中接收能量，在这种情况下，储罐是热交换器。

按流通类型

冷却剂的循环允许您接收热能，以换取释放到房屋内部大气中的能量。有两种类型：

自然。使用加热的液体层向上移动并用较冷的层代替。它不需要任何设备或使用电力，但取决于许多因素——收集器、存储和系统其他元件的相对位置、温度等。流体运动不稳定，能增能减。
被迫。流动由循环泵引导。有一种恒定流量的稳定模式，可让您提供稳定的房屋供暖模式。

按收集器类型

有不同效率、能力和传热方法的集热器设计。其中：

打开。黑色塑料制成的扁平长托盘或排水槽，水在其中循环。开放式收集器的效率非常低，但简单和廉价促成了它们的普及。用于加热室外淋浴或游泳池的水。
管状（热虹吸管）。主要元件是一个同轴管，外层之间有一个真空层，可以可靠地绝缘管中的内容物。该设计是有效的，但昂贵且无法修复。
平坦的。这些是带有透明顶板的封闭容器。内表面覆盖有一层热能接收器，将其转移到水，水在焊接到接收器的管内移动。一种简单而有效的设计，为了获得更好的效果，有时会产生真空以进行隔热。

另请阅读：如何用自己的双手进行蒸汽加热：设备，规则和要求

按循环回路类型

开放式 - 用于为住宅区提供热水。在这种情况下，热载体是水，用于满足各种家庭需求，因此不再进入回路。
单回路系统 - 用于家庭供暖。以这种方式加热的冷却剂用作传统方法加热的冷却剂的添加剂。在这种情况下，加热的冷却剂进入加热系统，然后再次转移到接收罐和收集器。
双回路加热系统是最通用的。它可以用于冬季取暖或供水。

双回路供水供暖系统

您还可以选择一种可能的冷却剂 - 水、油或防冻剂。在收集器之后，冷却剂通过热交换器，在热交换器中热量被传递到第二个回路。使用的第二种冷却剂已经用于其预期目的 - 用于加热或供水。

冷却液

对于这种热水器，使用了各种冷却剂：防冻剂、润滑液和水。

应用

太阳能系统逐渐普及。在他们的帮助下，他们解决了许多问题：

将液体加热至所需温度。
提高供暖系统的性能。
用于游泳池的热水器，用于夏季淋浴。
加热液体以满足其他需要。

吸收器，系统最重要的部分

太阳能集热器中接收、积累热量并将热量传递给冷却剂的部分称为吸收器。整个系统的效率取决于这个元素。

该元件由铜、铝或玻璃制成，然后是涂层。吸收器的有效性更多地取决于涂层而不是制造它的材料。 在下面的照片中，您可以看到可用的涂层以及它们吸收热量的效率。

该系统的描述表明太阳能落在吸收器上的最大可能吸收。 “α”是最大可能的吸收百分比。 “ε”是反射热的百分比。

按建筑类型

吸收器的设备类型也不同，现在只有两种类型：

羽毛 - 安排如下。板将管与冷却剂相互连接。管子本身可以通过多种方式互连成一个系统。这是一种简单的吸收器，您可以自己制作。

圆柱形 - 在这种情况下，涂层应用于烧瓶的玻璃表面并用于真空收集器。多亏了这个装置，热量更多地集中在排热器或棒所在的管的中心。该系统的工作效率高于笔系统。

冬天可以用太阳能集热器吗

对于该设备的全年使用，您需要了解有关太阳能集热器在冬季如何工作的更多信息。主要区别在于冷却液。由于水会在回路管道中结冰，因此必须更换防冻剂。间接加热的原理与安装额外的锅炉一起工作。接下来，示意图如下：

防冻液升温后，会从位于外部的电池流入水箱的线圈并加热。
然后将向系统供应温水，冷却回来。
请务必安装压力传感器（压力表）、排气孔、膨胀阀以释放过压。
与夏季版本一样，为了改善循环，有必要提供循环泵的存在。

冬天在房子的屋顶上安装太阳能集热器

如何用自己的双手制作太阳能热水器

该装置是一个管状散热器，直径为 1 英寸，放置在木箱中。该结构可以用泡沫隔热。在镀锌铁皮的帮助下，有必要对设备的底部进行额外的绝缘。确保将材料涂成黑色以加快加热过程，但玻璃盖除外，它被涂成白色。

作为盛水的容器，您可以使用一个大铁桶，将其放置在由木头或胶合板制成的盒子中。空白处必须填满。为此，锯末、沙子、膨胀粘土等是合适的。

自己动手做热水器的工具和材料

建造太阳能热水器需要以下材料和工具：

带框架的玻璃；
底部的建筑纸板；
木头或胶合板，用于桶下的盒子；
耦合;
空间填充物（沙子、锯末等）；
衬里的铁角；
散热器管；
紧固件（例如，夹子）；
镀锌铁皮；
大容量铁罐（300升就够了）；
漆成黑色、白色和镀银；
木条。

太阳能热水器的制造工艺

用自己的双手制作太阳能集热器的过程不仅令人兴奋，而且带来了很多好处。创建的装置将使合理利用太阳辐射解决各种经济问题成为可能。分阶段创建收集器的具体情况如下：

首先，您需要为水箱制作一个盒子，需要用钢筋加固。
从下方涂敷隔热材料，在其上安装金属板。
散热器放在顶部，必须用准备好的紧固件正确固定。
必须涂抹并密封结构主体中最小的裂缝。
管道和金属板必须涂成黑色。
桶和盒子被漆成银色，干燥后，罐子安装在木结构中。
空白空间用准备好的填料填充。
为确保恒压，您可以购买带浮子的水箱，该水箱安装在储水箱中。
设计应放置在与地平线成角度的阳光充足的空间。
此外，系统通过管道相互连接（管道的数量和材料取决于项目的规模和类型）。
为避免形成气穴，您需要从散热器底部开始填充。
根据这样的系统，热水向上移动，从而置换冷水，冷水随后进入散热器并加热。

如果一切计算正确，过一会儿热水会从出水管中流出。不要忘记晴朗的天气是先决条件。因此，热水器系统内部的温度可以在 70 度左右。进出水温差10-15度。晚上，建议堵住进水口，以免热量散失。

这种设备的性能明显不如存储加热器。自制设备的效率会低很多，但如果不需要购买这么昂贵的系统，你可以自己做所有事情。

太阳能是一种替代热源

利用太阳能取暖的想法并不新鲜。此外，美国人、中国人、西班牙人、以色列人和日本人已经证明了其使用的便利性。

市场上充斥着各种用于转换太阳能及其进一步用于家庭需求的装置。

太阳能系统在世界许多国家被积极用作主要的热源。在我们的纬度地区，它仍然被用作加热系统的补充。

系统的成本取决于它们的类型、面积、制造中使用的材料。年复一年，所有类型的太阳能装置（太阳能系统）的价格都呈稳步下降趋势。

这使他们更容易为普通民众所接受。这并不是每个人都准备好进行这样的购买。

但是，如果需要，您可以用自己的双手建造一个高效的太阳能供暖系统，花费的钱要少得多。

多年来一直完美发挥其功能的熟悉供暖系统变得越来越昂贵。其原因是全球能源价格的全球上涨。业主的自然愿望是节省供暖费用，这占用了家庭预算的很大一部分。

另请阅读：两层住宅的供暖系统：布线工程的典型方案和细节

所以太阳能加热系统可以完全替代通常的固体燃料、气体或任何其他燃料。这完全取决于使用它的房间的类型和大小。

适合粮仓的选项不适合住宅建筑，满足夏季住宅需求的系统无法应对 2 层豪宅的供暖。

用太阳能加热完全替代传统加热有时是有问题的。业主担心系统可能无法应对或没有足够的空间来安装所需数量的面板。

因此，经常使用组合加热系统，而不完全放弃安装的燃气（电动或其他）设备。太阳能采暖替代常规采暖水平可达90%。

此外，住宅所在地区每年的晴天数也很重要。此外，日平均温度并不那么重要。

许多装置在寒冷的冬季有效地吸收光线（太阳能集热器使用防冻剂作为冷却剂）。

除了供暖，太阳能装置还能够为家庭提供温水和电力。

工厂设备的价格

建造这样一个系统的大部分财务成本落在了收集器的制造上。这并不奇怪，即使在太阳能系统的工业样品中，大约 60% 的成本都落在了这种结构元件上。财务成本将取决于特定材料的选择。

应该注意的是，这样的系统不能加热房间，它只会通过帮助加热加热系统中的水来帮助节省成本。考虑到用于加热水的能源成本相当高，集成到加热系统中的太阳能集热器显着降低了此类成本。

太阳能集热器非常简单地集成到供暖和热水供应系统中 (+)

对于其制造，使用了相当简单且价格合理的材料。此外，这种设计是完全非易失性的，不需要维护。系统的维护减少为定期检查和清洁收集器玻璃免受污染。

的优点和缺点

所有类型的装置都有其积极和消极的特点。对于太阳能集热器，也有指标。

优点：

太阳能加热系统为热水节省能源。
使用太阳辐射可以降低冬季的部分取暖成本。

缺点：

这将需要制造一个全新的供热系统，该系统必须安装在传统的供暖装置和热水设备中。
太阳能系统不能保证霜冻高峰。在这里，您将需要使用燃烧燃料的设备或用于空间加热的电气装置。

它在冬天如何工作？

在加热系统中，通常使用真空收集器，这取决于它们的技术特性和操作条件。

真空的主要成分太阳能集热器是一个真空管，其中包括：

由玻璃或其他材料制成的绝缘管，可传输太阳光线，同时将能量损失降至最低；
铜，热管置于绝缘管内部；
铝箔和位于管之间的吸收层；
绝缘管的盖子，它是一个密封垫圈，在设备内部空间提供真空。

该系统的工作原理如下：

在太阳能的影响下，管式回路的热载体蒸发上升，在集热式换热器中冷凝，将热量传递给外回路的冷却剂，然后向下流动，如此循环往复。
外部回路的热载体，来自太阳能集热器的热交换器，被输送到储罐，接收到的热能被转移到供暖和热水供应系统的热载体。
通过安装循环泵和确保系统在自动模式下运行的自动化系统来执行外部回路的冷却剂的循环。
自动化系统综合体包括控制器、传感器和控制器，它们提供系统运行的既定参数（温度、DHW 系统中的流体流量等）

为了使该系统高效并应对包括冬季在内的任务，该系统提供了冗余能源的安装。这可能是使用热载体的附加加热系统，如上图所示，当附加回路的热载体通过使用各种类型的燃料（气体、生物燃料、电）加热时。此外，可以通过将电加热元件直接安装到储罐中来执行类似的任务。备用能源的运行由自动化系统控制，必要时包括这些运行中的设备。

太阳能集热器如何工作？

收集器的工作原理是基于通过特殊的接收装置吸收（吸收）太阳的热能，并将其以最小的损失转移到冷却剂中。漆成黑色的铜管或玻璃管用作接收器。

毕竟，众所周知，深色或黑色的物体最容易被热量吸收。冷却剂通常是水，有时是空气。根据设计，用于家庭取暖和热水供应的太阳能集热器有以下类型：

空气;
水面平；
水真空。

其中，空气太阳能集热器以其简单的设计而著称，因此价格最低。它是一个面板——一个由金属制成的太阳辐射接收器，封装在一个密封的外壳中。为更好地传热的钢板在背面设有加强筋，并铺设在底部有隔热层。正面安装透明玻璃，机箱侧面有带法兰的开口，用于连接风道或其他面板，如图：

我必须说，安装带有空气加热的太阳能集热器有其自身的特点。由于效率低，有必要使用几个类似的面板组合成一个电池来进行空间加热。此外，您肯定需要一个风扇，因为来自屋顶集热器的热空气不会自行下降。空气系统的电路图如下图所示：

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太阳能集热器如何工作？

收集器的工作原理是基于通过特殊的接收装置吸收（吸收）太阳的热能，并将其以最小的损失转移到冷却剂中。漆成黑色的铜管或玻璃管用作接收器。

空气;
水面平；
水真空。

空气太阳能集热器的装置及工作原理

太阳能集热器由几个主要部分组成：

空气太阳能集热器的工作方案

整个集热器结构放置在一个耐用且密封的外壳中，该外壳必须配备绝热体。收集器内部的热量不应“泄漏”到外部。
任何集热器的主要部分都是太阳能电池板，也称为吸收器或吸收器。这块面板的任务是接收太阳能，然后将其传递到空气中，因此它必须由导热率最高的材料制成。日常生活中可用的此类特性是铜和铝，不太常见的是钢。为了更好的传热，吸收器的下部做得尽可能大，因此可以使用肋条、波浪形表面、穿孔等方法。为了更好地吸收太阳能，吸收器的接收部分涂成深色哑光色。
集热器上部采用透明绝缘密封，可以是钢化玻璃或有机玻璃，也可以是聚碳酸酯玻璃。

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太阳能集热器朝南，表面倾斜，以使最大量的太阳能照射到表面。正如专家所说 - 最大程度的日晒。外部冷空气自然或强制进入接收部分，通过吸收器的翅片从另一部分排出，并配有法兰用于与通向加热室的风道连接。应该注意的是，有很多太阳能集热器设计选项，以上仅作为示例显示。

借助太阳能集热器进行空气加热并不能完全取代我们气候区的主要供暖系统，但即使在寒冷的冬季阳光明媚的日子里，它也将是一个很好的帮助。

收集器的工作原理 - 很简单

文章中考虑的将太阳能转化为热能的任何结构都有两个主要部件——热交换器和发光电池装置。第二个用于捕获太阳光线，第一个 - 将它们转化为热量。

最先进的收集器是真空。在其中，蓄能器管道相互插入，它们之间形成无气空间。事实上，我们正在处理一个经典的热水瓶。由于其设计，真空收集器为设备提供了理想的隔热效果。顺便说一下，其中的管道呈圆柱形。因此，太阳光线垂直撞击它们，这保证了收集器接收到大量的能量。

渐进式真空装置

还有更简单的设备 - 管状和扁平。真空歧管在各个方面都优于它们。它唯一的问题是制造的复杂性相对较高。您可以在家中组装这样的设备，但这需要花费很多精力。

所讨论的太阳能集热器中用于加热的冷却剂是水，与任何现代燃料不同，它的成本很低，并且不会将二氧化碳排放到环境中。您可以自己制作一个用于捕获和转换太阳光线的设备，其几何参数为 2x2 平方米，能够每天为您提供约 100 升温水，持续 7-9 个月。大型结构也可用于供暖。

如果您想制作一个全年使用的集热器，则需要在其上安装额外的热交换器，两个带有防冻剂的回路并增加其表面。此类设备将在晴天和阴天为您提供温暖。

太阳能电池板和集热器的区别

在继续描述用于加热水的太阳能系统的主要特征和范围之前，您需要了解太阳能电池板与集热器的不同之处。

1) 太阳能电池-装置，它在高度敏感的光电池的帮助下从太阳的能量中发电，并结合成一个独立的系统。由于光伏转换器产生直流电，因此额外使用了逆变器，它可以让您获得适合家庭需求的交流电：电力和照明。

2）太阳能集热器——一个功能分体系统，其主要任务是吸收近红外辐射和可见光。电池产生电流，收集器加热管内的流体。这是他们的主要区别。

太阳能集热器冷却剂的选择要考虑到一年中的时间以及操作的特点。对于多功能结构，通常使用防冻剂（antifreeze），季节性类型的系统注满水。今天，您可以购买更通用的选择 - 混合太阳能集热器。该设备的吸引力在于它同时产生电力和加热水。其使用的优势是显而易见的：光伏组件由主动排热系统冷却，从而产生两倍的电力，多余的热资源用于加热水。