Модератор: PeterHelios

Если есть интерес, могу изложить несколько простых конструкций солнечных коллекторов.

Есть, излагай, пожалуйста

PeterHelios, ждем изложения.😊

Сначала договоримся о терминах - геликоллектор - ГК - это любое плоское устройство, для преобразования солнечной радиации в тепло. Есть еще концентраторы, гелиостаты, вакуумные тепловые трубы, фоклины и желоба.
Буду рассматривать для начала гелиоколлектор, поскольку именно в этом я хорошо разбираюсь, и именно это реально сделать своими руками.
Гелиоколлекторы бывают разных типов, исходя из их предназначения. Неправильно думать, что один хороший коллектор решит все проблемы - это совершенно не так. Основные две основные группы домашних ГК - это для подогрева душевой воды и для отопления. Эти ГК кардинально отличаются друг от друга - во-первых, ГК для нагрева воды, как правило, подогретую воду хранит в накопительной емкости - т.е его главная задача получить максимальный объем воды температурой не ниже 38 гр.Ц. за световой день. При этом в накопительной емкости желательно иметь температуру выше 74 гр.Ц. - это европейское требование борьбы с бактериологическими загрязнениями.
ГК для отопления - это коллектор, получающий на входе подогретый агент - сброс системы отопления, и подогревающий его на определенную температуру. К нему другие требования - температура высокая не нужна, требуется более высокая пропускная способность и естественно больше мощность ГК.
Перед тем, как прступать к изготовлению ГК, определитесь, что именно Вам нужнее - десяток литров бесплатно теплой водички каждый день, или экономия на отплении.
Если Вам в жизни повезло, и Вам зимой светит солнце ( жителям европейской части СНГ дальше можно не читать ) - всерьез задумайтесь о солнечном отоплении.
Для всех остальных - ложка дегтя. Зимой солнце в среднем в 50 раз слабее, чем летом. Точно говорю, потому, что сам часто измеряю. Когда оно так нужно - его нет! Если Вы надеетесь создать такую совершенную систему, работающую от сумеречного света затянуто облаками зимнего солнца - оставьте свои мечты. Такое Солнце дает всего 20-50 Ватт на метр квадратный! Что-бы обогреть дом потребуется одна-две тысячи квадратных метров ГК! Естественно сооружение таких грандиозных размеров будет излучать тепла гораздо больше, чем поглотит его от Солнца.
Зато если Солнце "блестит" с ясного неба, даже зимой - зимой еще лучше, нет влаги в атмосфере - это гарантированно от 750 Вт.м.кв.!
Это существенная величина, на которую можно опираться.

Далее я предлагаю желающим, вместе со мной разобрать детально конструкцию ГК для отопления дома. Если нет других мнений, я продолжу.

...Первое требование - максимальная площадь поверхности этого кв.метра? 🙄 🤢

Есть такой СНиП для рууской зимы - при высоте 2.50 на каждые 10м.кв. надо 1КВт*ч тепла. Европейские нормы в 10 раз жестче.
Каждый может прикинуть необходимый для себя размер ГК, учитывая его средний КПД 40-50%, и естественно, будет-ли он накапливать где-то энергию или нет.

...Не о том. А о форме, структуре поверхности этого погонного, тсазать, квадратного метра... 😕 Ведь ячеистость намного увеличит площадь поверхности оного! 😶🤢

Для солнца - все равно. Главное мидель - площадь поперечного сечения к лучу.
С точки зрения теплопотерь - чем больше площадь-тем хуже.
С точки зрения углов падения и отражения - утром и вечером рельефные структуры работают лучше. Немного.
Самое хорошее - это если ячеистое прозрачное ограждение - это исключает потери тепла с конвекцией воздуха между поглощающей поверхностью и прозрачным ограждением - т.е. стеклом.

Раз уж заговорили за стекло - могу от себя отметить, что все рекомендуемые в литературе стекла : кварцевое, боросиликатное, низкожелезистое, тепличное - не так уж и хороши. Вернее хороши, но факт таков - утром и вечером, в дымку и облачность спектр солнца гораздо более красный, чем ультрафиолетовый - а прозрачность в ультрафиолетовой части и есть главное достоинство вышеперечисленных стекол.
Поэтому, даже обычное неполированное оконное стекло показывает неплохие результаты. Если нет особых требований, и Вы считаете свои деньги - рекомендую простые стекла. Еще лучше - стеклопакеты. Их и самому нетрудно сделать. Главная разница с оконными - это дистанционная прокладка между стекол. Она должна быть не алюминиевая, как в евроокнах почему-то, а из материала с малыми потерями - гетинакс, вспененый ПВХ, даже окрашенное дерево в конце-концов - уже намного лучше.
В общем я надеюсь с первым элементом опредились - кому непонятно, спрашивайте!

Т.е. в качестве ограждения от атмосферы, стеклопакет из обычного стекла с прокладкой из вспененного ПВХ, а дальше?

Дальше - селективная поверхность. Селективная она потому, что поглощает больше, чем отражает. Отношение одного к другому - это коэффициент селективности. Сейчас за рубежом выпускают множество разновидностей - и в виде "краски" в аэрозольном баллоне ( фирма 3М), и растворы для травления и готовая самоклеющаяся фольга. Все доступно через интернет. Если упираемся в стоимость - можно самому сделать. Но сразу не советую связываться с азотной кислотой и медью - уж слишком ядовитые процессы! Реакция "черный" хром позволяет получить электролизом хорошую поверхность. Есть еще вариант - получить сажу на полированной металлической поверхности. Я пробовал обугливать метилцелюллозу - обойный клей. Неплохо, но все-таки не идеально.
Вот несколько чужих рецептов - но я их не проверял.

Способы получения селективных поглощающих покрытий. Наиболее простой способ получения селективной поверхности - это химическое окисление меди, используемой в качестве подложки на других металлах, при этом получается поглощающий слой окиси меди, Рассмотрим способы нанесения покрытий из черного никеля и черного хрома на сталь с подложкой из блестящего никеля, который можно нанести в электролитической ванне, содержащей 180 г/л NiSC>4-6HoO, 40 г/л борной кислоты и 40 г/л NiCb при температуре 50"С, рН=4 н силе тока 3,5-4,5 А/дм2. Черный никель наносят в ванне, содержащей 65 г/л NiS04-6H20, 20 г/л ZnS04-7HЈ0, 30 г/л (NH4)2S04 и 11 г/л NH4CNS при температуре 25-30 °С и плотности тока 0,05-2 А/дм2. Покрытие из черного хрома представляет собой пленку, состоящую из мельчайших частиц металлического хрома в изолирующей решетке СггОз- При обычном способе нанесения этого покрытия требуется высокая плотность электрического тока (75-150 А/дмг) при температуре 10-15 °С, т. е. с охлаждением, разрабатывается способ нанесения, осуществляемый при 20-60 "С й плотности тока 7,5 А/дм2. Состав ванны для нанесения черного хрома на мягкую сталь: Сг20з - 300 г/л,^ВаСОз - в количестве, достаточном для удаления всех ионов NO 4, сахароза - 3 г/л, фторсиликат - 0,5 г/Л; температура 12-15 °С, плотность тока 32-36 А/дм*

От себя могу добавить - я пробовал электролиз в ультразвуковом поле. Процесс ускоряется в несколько раз, покрытие прочнее держится на металле.

Собрал ящик, дно - фанера, по краям метал.профиль для фальш потолков. Уложил пенопласт 50мм. и покрасил черной краской из баллончика. Понял, что не прав. Пенопласт стал плавиться. Покрою чем нибудь типа черной бумаги и накрою листом стекла. Внутрь - термометр. Сейчас морозы -20 ночью, а днем как раз хочется увидеть разницу. На сколько и до сколько поднимется температура внутри ящика.

Молодец Дзен!
Всегда нужно делать что-то своими руками - мой товарищ любит говорить - Опыт нигде не купишь!.
К сожалению в твоей конструкции есть ошибки.
Во-первых сразу очень хочу тебя предупредить - твоя конструкция огнеопасна! Летом фанера просохнет и с пенопластом загорится как порох.
А по самой конструкции - замени все металлические уголки и крепеж на нетеплопроводные - хотя-бы деревянные бруски на клее ПВА.
для мороза -20 пенопласт нужен толще - хоть 100 мм.
Одно стекло мало - нужно два или даже три. Лучше, если тебе удастся сделать стеклопакет и отваккумировать его - хотя-бы просто сожги кислород из воздуха в зазоре.

Бумага или картон в качестве преобразователя в тепло не годится - оно имеет большое свое внутреннее сопротивление. Лучший вариант - тонкая фольга на металлической сетке. Неселективное покрытие даст тебе слишком мало энергии. Если у тебя светит солнце ярко - то работать будет. Если нет - думай как сделать селективное. Могу дать вредный совет - тонер от лазерного принтера надуть на тонкий слой клея.

Предлагаю попробовать получать чёрную поверхность химическим воронением стали. Подробностей не помню, кажется там достаточно селитры (продается как удобрения).

Я не знаю, как химическое воронение сделать. А обычное воронение - это протирка раскаленного металла маслом.

Кстати, что это за глюки с сервером?
Эта нормально?

PeterHelios
Спасибо за совет. Обязательно учту. Опыт практика - великая вещь.
Далее -
Это я пробовал просто так, не по настоящему (что бы попробовать просто сделать и все). С пенопластом я сразу понял, что ну его. Не зря в промышленных образцах применяют минеральную вату.
Позавчера сделал следующие замеры:
1. Утром мороз -24гр.
2. В 13-00 -7гр. Солнце светит очень ярко, облаков нет. В тени температура - 7. 3. На воротах одного гаража (старая выгоревшая коричневая краска) температура +20гр.
4. На воротах второго гаража +32 (полугодовалая серая краска).
По ощущениям рукой на первых воротах тепло, на вторых горячо.
Вчера замеры повторил:
1. Утром -8гр.
2. В 13-00 в тени -1гр. Свежий ветерок. Солнце еле проглядывает сквозь тучи (если можно назвать - облака).
3. На воротах первого гаража (с коричневой краской) температура +10гр.
4. На воротах второго +12гр.
По ощущениям рукой - чуть теплая поверхность.

PS. Вообще меня этот вопрос волнует вот почему:
Домик я купил на юге (50км. от Краснодара), поэтому вопрос снабжения и отопления горячей водой стоит остро. Плюс ветрогенераторы (этим я занимаюсь в другой ветке). Пусть ветер и солнце даст нам тепловую и электрическую энергию не регулярно, тем не менее экономия в деньгах и независимость от государственныъх ресурсов ощутимая. К тому же просто очень увлекательно и интересно, а значит и жить есть для чего.
С уважением.

Хорошие места!
Я в Ставрополье прожил несколько лет - замечательный край!
Если интерисуешься для своего дома - можешь строить ГК размером на весь дом. Зимой будешь получать тепло, а летом своей изоляцией ГК прикроет дом от жары.
В качестве изоляции хорошо применять БСТВ - базальтовое супертонкое волокно. Она похоже на мин.вату, но очень мягкая и не колется. В нем нет никакой органики, как в импортных Роквулах, Изоверах и пр. - она не горит и ничего не выделяет.
Абсолютна экологически чистая. Хороша именно из-за того, что она супертонкая - всего 2 микрона толщина волосков.
поглощающую поверхность удобно и безопасно приклеить по периметру жидкой керамикой. Это строительная термоизоляция, продается в ведрах - сейчас есть много разных марок. Если денег не жалко - все внутренние полости обработай этой жидкой керамикой. По уверению производителей 1 мм слоя заменяет 35 мм пенопласта.
Далее - подвод и отвод теплоносителя.
Здесь есть варианты - воздушный контур с воздушным теплообменником в доме, просто циркуляция через ГК, или самый продвинутый вариант - комбинация ГК с кондиционером. Точнее с кондиционером, который поддерживает режим зима-лето.
Тогда, гоняя теплый воздух от ГК через наружный блок кондишки, ты получишь тепло и в пасмурную погоду,и в мороз, и кондиционер можно избавить от обмерзания. Для этого нужно воздух внутри ГК высушить ( хотя-бы прокаленной солью). Естественно воздушный контур должен быть замкнут и герметичен. И работать кондишке будет легче, и потребление от сети уменьшится серьезно - раза в три.

Спасибо огромное.
Моя точка зрения такова - пошел в магазин, купил, что под руку попало и сделал. Объясню почему. Каждый желающий, должен без проблем повторить все что мы здесь изобретаем. Иначе зачем все это, хотя я очень люблю новые технологии и современные материалы. Но я не один, и хочется, чтобы многие смогли повторить. В противном случае нужно работать в закрытом институте и т.д.
Про БСТВ и жидкую керамику я впервые услышал от тебя. Про вторую половину твоего поста - я возможно к такому еще не готов. Давай потихоньку, маленькими щажками и далеко далеко......
Я уже думал о том, чтобы целую южную сторону крыши дома отдать под солнечные коллекторы (дом планируется 14х11). Ничего не мешает мне наделать их живя в Тверской обл. (ну и климат же здесь, просто ужас).
Итак: С каркасом ГК разобрались, строим крепкий не рассыхающийся, не промерзающий каркас. Утепляем его БСТВ. Изготавливаем стеклопакет. Со стеклопакетом такой вопрос. Какое стекло применять. Производители советуют кварцевое, прозрачное. Некоторые советуют простое зеленое. Так что лучше, я пока не знаю. И еще, ГРАД. От него наверное необходимо придумать защиту, иначе вся работа будет напрасной.
Следующий нюанс - теплообменник, с чего его изготовить. Медные трубки или что. Я пока не знаю, просто еще не изготавливал действующий ГК.
PS. Необходимо хотя бы в теории, но абсолютно точно расписать, разрисовать и т.д. весь процесс изготовления ГК, с общими коллекторами, трубами, бойлером и т.д. Чтобы любой, прочитавший данную ветку смог применить для своих нужд. Тогда будем считать, что эти труды не напрасны.
Я в свою очередь буду подробно описывать все, что я делаю.
С уважением.

Да, согласен. Просто кроме тебя никто вопросов не задает.

Про стекло - специальное стекло не кварцевое, а боросиликатное с низким содержанием железа. Зеленое - самый худший вариант.

Про теплообменник - нет никакого ТО. Поглощающая поверхность в "сухом" ГК сама является теплообменником. Она нагревается, и сама греет проходящий внутри ГК воздух. Здесь уже полету фантазии есть где разгуляться. Я описал самые доступные варианты. Если проблема с жидкой керамикой - есть заменитель, вспученный перлит называется. Похуже, но и подшевле. Если совсем края - тогда поглощающую поверхность просто прикрепи к натянутой внутри ГК проволоке. Проволочку крепи на самые мелкие гвоздики, и проволочку бери не медную или алюминиевую, а стальную тонкую струну - она меньше греть гвоздик будет.
Все-же дерево - очень опасный фокус. Я делал "сухой" ГК с проволочной сеткой в качестве опоры, и растягивал её на стеклотекстолите ( конечно-же, я - радиолюбитель ) Температура внутри была более 115 гр.Ц. текстолит сильно вонял.

А поглощающую поверхность лучше с одной стороны обдувать воздухом, т.е. между стеклопакетом и поверхностью или с обоих, т.е. между поверхностью и теплоизолятором тоже обдувать?

С точки зрения повышения температуры - нижняя сторона должна быть изолирована.
Но это сложнее - нужен термостойкий герметичный уплотнитель по периметру.
Я просто продувал подвешенную в корпусе ГК поглощающую поверхность.

Тогда уж и свои пять копеек добавлю, если есть кондишка- летом можно
воду греть и прямо от кондишки- без солнышка.
Этот вариант отопления хорош. Пока электричество не отрубили...😘

Так что получается - сначала электричество- это главней.

Давайте все же так, к примеру:
Берем стандартный лист оцинковки, по периметру прикручиваем оцинкованный профиль и т.д. Ну если делать, так и описываем реальный образец. А там уж на этой основе каждый будет плясать по своему.
PeterHelios
От жидкостного ГК тоже нельзя отказываться. С ним несомненно есть свои минусы, это и разморозка системы зимой или дороговизна антифризных теплоносителей. А с воздушным обогревом, я честно пока просто не готов что либо сказать. Ни опыта, ни знаний. У тебя есть какой опыт по применению медных трубок или чего другого. С порошком от лазерного принтера ты действительно подсказал дельную штуку, сам бы точно не догадался.
Я про град не зря упомянул. Проблема очень большая, даже в средней полосе. Как на счет поликарбоната? Он дорогой, но град выдержит.

Да, с медными трубками я тоже долго мудохался, поэтому советую сухой ГК.
Про поликарбонат и вообще полимеры - постарайся обойтись без них. От нагрева оргстекло трескается, из пластиков испаряется какая-то дрянь, оседает на стекле, буреет - короче один геморрой!
Про лист оцинковки не понял - зачем он нужен?
Возьми обычные профили от гипсокартона, собери из них рамку. Снизу прикрой куском стеклоткани или листом магнезита - если ГК очень большой. Все металлические детали рамки внутри заизолируй - ватой, стеклотканью. Можно применять строительную монтажную пену, но её нужно прятать от прямых лучей - она быстро разрушается. Еще момент - вход воздуха в ГК снизу - выход сверху. Забыл сказать - ГК должен быть не горизонтальный, а под углом к горизонту, равному широте места плюс 23 гр. Это зимняя позиция. На широте Краснодара получается около 68гр. к горизонту. Зимой солнце низко, поэтому такая позиция. Летом солнце высоко, и эффективная площадь ГК уменьшается.
С точки зрения конструктивной прочности - выгодне делать длинные и узкие блоки, которые имеют одну общую грань.

Про оцинковку я к примеру. А почему его в качестве днища не рекомендуешь, оно ведь не тяжелое. Короб из профиля я и имел ввиду. По поводу сухого ГК. Как горячим воздухом отапливать помещение и нагревать воду? У воздуха масса ведь намного меньше, чем скажем у жидкостей. Какие компрессоры нужны, чтобы прокачать огромное количество воздуха. С воздухом наверное сложнее. У соседа теплица покрыта поликарбонатом, стоит уже несколько лет, хоть бы что. А когда был град, так у него 300кв.м. стекла на теплице побило. Ущерб был колоссальный, поэтому он перешел на поликарбонат. Представляешь, если градом накроет всю площадь ГК. Повеситься можно будет. Про угол наклона ГК, спасибо.
А в чем проблемы с медными трубками (имеется в виду, что ГК жидкостные)? Можно и нержавейку, но очень дорогие трубки получатся.

У Вас нет прав отвечать в этой теме.

Форум - Ветро- и гидро- и солнечные генераторы - Новые ветро и гидрогенераторы - Конструкция гелиоколлектора - Стр 1