Kami membangun kolektor surya dengan tangan kami sendiri (23 foto)

Matahari adalah sumber energi paling kuat di Bumi. Setiap detiknya mengirimkan kita lebih dari 80 ribu miliar kilowatt. Ini beberapa ribu kali lebih banyak daripada yang dihasilkan oleh semua pembangkit listrik dunia. Orang selalu berusaha menemukan cara untuk menerapkan energi matahari untuk kebutuhan mereka. Sudah di awal Abad Pertengahan, mereka tahu cara membuat api dengan bantuan lensa, dan saat ini, wadah yang dipasang di atap yang dicat hitam memanaskan air dan berfungsi sebagai pancuran musim panas di desa-desa dan pondok musim panas. Omong-omong, ini adalah kolektor surya paling sederhana - perangkat sederhana dan asli yang memungkinkan penggunaan energi matahari untuk memanaskan air atau memanaskan. Jika desainnya sedikit diperbaiki, akan ada cukup air panas untuk semua kebutuhan rumah tangga dan untuk memanaskan rumah. Untuk melakukan ini, Anda perlu memahami prinsip kolektor surya.

Bagaimana cara kerja kolektor surya?

Prinsip pengoperasian perangkat ini didasarkan pada transformasi energi matahari yang dipancarkan menjadi panas:

1. sinar matahari memanaskan pendingin yang beredar di kolektor melalui tabung tipis;
2. pendingin yang dipanaskan (air atau antibeku) memasuki tangki penyimpanan;
3. di dalam tangki ia memanaskan air yang ditujukan untuk kebutuhan rumah tangga;
4. pendingin yang didinginkan kembali ke kolektor.

Prinsip pengoperasian kolektor surya dapat dibandingkan dengan sistem pendingin mobil - panas berlebih dihilangkan melalui radiator dari mesin yang sedang berjalan dan dihabiskan untuk memanaskan kompartemen penumpang. Tetapi, jika penting bagi mobil, pertama-tama, untuk menghilangkan panas dari mesin, maka ketika memasang kolektor surya, perlu untuk menghematnya secara efektif.

Keuntungan dan kerugian menggunakan kolektor surya

Ilmuwan dunia sepakat bahwa proporsi energi yang diterima dari matahari hanya akan meningkat dan fakta-fakta berikut dikutip:

• matahari adalah sumber energi yang tidak ada habisnya dan gratis;
• penggunaan energi matahari tidak menyebabkan pencemaran lingkungan dan tidak berkontribusi pada peningkatan efek rumah kaca;
• energi matahari dapat digunakan di mana-mana, tidak perlu transportasi;
• perkembangan ilmiah modern memungkinkan untuk mengumpulkan energi yang diterima secara efisien;
• kolektor surya membutuhkan perawatan minimal;
• perangkat kolektor relatif sederhana dan murah.

Pada saat yang sama, para ilmuwan mencatat kesulitan dalam menggunakan energi matahari:

• efisiensi kolektor secara langsung tergantung pada tingkat insolasi;
• pemasangan peralatan akan membutuhkan biaya awal tertentu;
• di musim dingin, kehilangan panas meningkat secara signifikan.

Kelemahan signifikan lainnya adalah kemampuan untuk menerima energi hanya pada siang hari.

Jenis Kolektor Surya

Di atas, kami menjelaskan secara singkat prinsip pengoperasian kolektor sirkuit ganda: pendingin mengalir di satu sirkuit, dan air mengalir di sirkuit kedua. Perangkat ini dapat berupa sirkuit tunggal. Di dalamnya, hanya air, yang kemudian dikonsumsi, yang berfungsi sebagai pembawa panas. Kolektor sirkuit tunggal tidak cocok untuk digunakan di musim dingin, karena air akan membeku dan merusak tabung.

Selain membagi kolektor menjadi sirkuit tunggal dan ganda, ada klasifikasi lain yang diterima secara umum. Jadi, kolektor surya dibagi sesuai dengan prinsip kerja:

• datar;
• kekosongan;
• udara;
• hub.

Pertimbangkan struktur dan prinsip tindakan mereka secara lebih rinci.

Kolektor surya datar

Perangkat sederhana ini menyerupai sandwich dengan lapisan berikut:

• bingkai aluminium dengan pengencang;
• isolasi termal;
• penyerap permukaan-penyerap;
• tabung tembaga;
• kaca pelindung.

Pelat penyerap dicat hitam dan memberikan penyerapan maksimum radiasi matahari, dan kaca temper khusus yang menutupi seluruh struktur meminimalkan kehilangan energi, menciptakan efek rumah kaca dan memanaskan lapisan penyerap.

Kolektor surya datar memiliki desain yang sederhana, andal, tetapi memiliki efisiensi yang rendah.

Kolektor surya vakum

Kolektor surya berbasis tabung vakum memiliki prinsip operasi yang berbeda.

Tidak seperti kolektor tipe datar, panas dalam kolektor vakum diakumulasikan oleh tabung tertutup rapat dan kolektor panas. Permukaan kaca tabung dengan lapisan khusus secara efektif menyerap energi matahari, yang memanaskan cairan pendingin di dalam tabung. Vakum mencegah kehilangan panas dengan bekerja sebagai isolator. Melalui kolektor panas, cairan yang bersirkulasi memasuki tangki penyimpanan untuk memanaskan air dan kemudian kembali ke sistem tabung vakum.

Elemen vakum memungkinkan untuk memberikan efisiensi yang lebih tinggi pada kolektor jenis ini dibandingkan dengan rekan datar.

Kolektor surya udara

Kolektor jenis ini tidak memiliki efisiensi tinggi, karena udara memiliki kapasitas panas yang lebih rendah. Tetapi mereka dapat digunakan sepanjang tahun, karena udara tidak dapat membeku di musim dingin.

Desain manifold udara lebih sederhana dan sangat andal. Kolektor tipe udara dapat digunakan untuk memanaskan bangunan tempat tinggal serta tempat industri, toko sayuran, gudang, garasi, dan ruang bawah tanah.

Perangkat dan prinsip pengoperasian pengumpul udara sedikit berbeda dari analog datar: sistem tabung tembaga dengan pendingin yang mengalir melaluinya menggantikan panel penerima panas dengan sirip.

Perangkat panel mirip dengan polikarbonat seluler. Di antara tepi panel, udara mengalir dan dalam proses memanas.Udara panas disuplai ke ruangan, mengeluarkan panasnya dan kembali ke kolektor. Panel terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal tinggi - tembaga, aluminium, baja.

Dalam kondisi zona iklim Rusia dengan musim dingin yang membekukan, pengumpul udara tidak akan sepenuhnya memanaskan rumah, tetapi sebagai sumber tambahan panas bebas, itu dapat secara signifikan menghemat biaya pemanasan.

Bagaimana cara membuat kolektor surya dengan tangan Anda sendiri?

Kapasitas kolektor surya secara langsung tergantung pada luasnya, tetapi dengan bertambahnya luas, biaya perolehannya juga akan meningkat. Dalam beberapa kasus, jauh lebih menguntungkan untuk membuat kolektor surya dari bahan improvisasi sendiri. Efektivitasnya akan relatif kecil, tetapi pengeluaran untuk bahan tidak akan mempengaruhi anggaran keluarga. Setiap konstruksi buatan rumah akan terbayar dengan sangat cepat jika memungkinkan untuk mencegah kehilangan panas. Cara termudah untuk membuat kolektor surya udara atau datar di rumah.

Pertama-tama, Anda perlu menentukan lokasi pemasangannya:

• Panel harus diorientasikan secara ketat ke selatan pada sudut tertentu, memberikan insolasi maksimum. Efisiensi perangkat akan lebih tinggi jika sudut kemiringan panel dapat diubah, dengan fokus pada ketinggian posisi matahari dalam periode tertentu. Jadi, di musim dingin, sudut kemiringan harus maksimum, dan di musim panas, panel harus berada pada sudut yang lebih rendah.
• Panel kolektor harus dipasang sedekat mungkin dengan ruangan yang akan dipanaskan untuk mengurangi kehilangan panas. Pemasangan kolektor yang efektif di lereng selatan atap rumah atau di pedimen. Ini meminimalkan kehilangan panas, tetapi lubang tambahan harus dibuat di atap.
• Bayangan dari pagar, pohon atau bangunan lain tidak boleh jatuh di tempat yang dipilih untuk pemasangan kolektor.

Perlu diingat bahwa di musim dingin bayangan lebih panjang karena posisi matahari yang rendah di atas cakrawala.

Setelah memilih tempat yang optimal, Anda perlu memutuskan bahan yang akan berfungsi sebagai heat sink. Untuk pengumpul udara buatan sendiri, kaleng aluminium untuk minuman cocok. Kenyamanannya jelas - aluminium memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan mudah dipotong, kaleng memiliki ukuran standar dan disatukan.

Setelah jumlah kaleng yang diperlukan dikumpulkan, mereka harus dicuci bersih, dikeringkan, dipotong lubang di leher dan bagian bawah, direkatkan dengan lem sealant dan dicat hitam.

Jumlah panjang dan lebar kaleng harus sesuai dengan ukuran panel. Setelah meletakkan baterai kaleng di panel, perlu untuk mengatur saluran untuk memasok dan mengeluarkan udara. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan pipa siap pakai yang dijual untuk pemasangan ventilasi. Selama perakitan sistem, perlu untuk menyediakan isolasi sisi belakang panel dan kaca atas. Itu bisa diganti dengan sepotong polikarbonat.

Kolektor yang sudah jadi dapat dihubungkan ke sistem ventilasi ruangan atau dibiarkan otonom. Untuk efisiensi yang lebih besar, kipas dihubungkan dengannya. Perbedaan suhu di saluran masuk dan keluar di kolektor semacam itu bisa mencapai 35 derajat.

Selain udara, pemanas air juga bisa diatur. Baterai besi cor atau aluminium, pipa atau selang PND dapat berfungsi sebagai heat sink. Jika kolektor berencana
gunakan sepanjang tahun, sistem harus sirkuit ganda dan tuangkan antibeku atau pendingin lainnya sebagai pendingin.

Perangkat di rumah Anda atau di pondok kolektor surya dapat secara signifikan mengurangi biaya pemanasan dan sepenuhnya memenuhi kebutuhan air panas.