Pemanas Air Tenaga Surya DIY: Diagram, Perangkat, Dll. + Video

2024 Pengarang: Bailey Albertson | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 13:01

Pemanas air tenaga surya: kemungkinan menggunakan geo-collector dan perangkat yang dibuat sendiri

Matahari adalah sumber energi aman dan bebas terbesar. Dan jika sebelumnya orang tidak bisa menggunakannya, sekarang ada teknologi yang membantu menyediakan rumah dengan panas dan air panas hanya dengan mengorbankan matahari. Menggunakan kolektor adalah cara yang hemat biaya dan terjangkau untuk membuat rumah pedesaan lebih nyaman. Anda hanya perlu memilih kolektor surya yang tepat (atau membuatnya sendiri), lalu memasukkannya ke dalam sistem pemanas yang ada.

Kandungan

• 1 Apa itu pemanas air tenaga surya

  1.1 Ruang lingkup penggunaan pembangkit tenaga surya

• 2 Jenis kolektor surya

  • 2.1 Tabel: Karakteristik komparatif dari pengumpul datar dan vakum
  • 2.2 Fitur Pemanas Air Tenaga Surya Panel Datar
  • 2.3 Fitur pengumpul vakum

• 3 Di mana sistem untuk mengintegrasikan pemanas air tenaga surya

  • 3.1 Jenis sirkulasi
  • 3.2 Memilih jenis sirkuit sirkulasi

• 4 Cara membuat kolektor surya datar dengan tangan Anda sendiri

  • 4.1 Alat dan bahan untuk bekerja
  • 4.2 Video: cara membuat pemanas air surya tabung tembaga datar
  • 4.3 Memasang kolektor surya
  • 4.4 Perawatan kolektor surya
• 5 Video: instruksi untuk merakit kolektor surya dari kaleng aluminium

Apa itu pemanas air tenaga surya

Kolektor (pemanas air) adalah alat yang mengumpulkan energi dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi panas. Matahari memanaskan pendingin di kolektor, yang kemudian digunakan untuk suplai air panas dan pemanas atau pembangkit listrik.

Pemanas air tenaga surya modern bisa jadi rumit, tetapi setiap pemilik rumah pribadi dapat membuat perangkat sendiri untuk kebutuhan mereka sendiri. Hal utama adalah mencari tahu untuk apa perangkat ini.

Tiga kolektor sepenuhnya memenuhi kebutuhan keluarga akan air panas dan pemanas

Lingkup penggunaan pembangkit tenaga surya

Di negara kita, frasa pemanas air tenaga surya masih dikaitkan dengan tangki hitam di atap bilik shower musim panas, tetapi teknologi ini berhasil digunakan di seluruh dunia. Kolektor tenaga surya biasa ditemukan di wilayah selatan Eropa. Penghuni rumah pribadi di Italia, Spanyol, dan Yunani diwajibkan oleh hukum untuk menggunakan pemanas air tenaga surya. China juga tidak tertinggal dari Barat. Di sana, pemanas air tenaga surya dipasang di atap gedung bertingkat dan menyediakan air panas untuk semua apartemen. Pada tahun 2000, ada begitu banyak pembangkit listrik tenaga surya di dunia yang jika digabungkan akan menempati lebih dari 71 juta m ². Hampir 15 juta m ² di antaranya adalah Eropa.

Pengumpul debu surya hampir seluruhnya menempati atap gedung-gedung baru China

Perangkat semacam itu digunakan untuk pasokan air panas di tempat domestik dan bangunan industri, pemanas rumah pribadi, gedung administrasi, bengkel. Mereka paling banyak diminati di industri makanan dan tekstil, karena di daerah inilah banyak proses produksi yang menggunakan air panas.

Di sektor swasta, setiap orang dari Jerman memiliki area kolektor surya 0,14 m ², dari Austria - 0,45 m ², dari Siprus - 0,8 m ², dan dari Rusia - 0,0002 m ². Intensitas sinar matahari di Rusia hanya 0,5 kWh / m ² lebih sedikit dibandingkan di Jerman bagian selatan. Artinya, rendahnya popularitas kolektor surya di wilayah utara bukan karena alasan geografis.

Bahkan air kolam dapat dipanaskan dengan sistem manifold yang luas

Jenis kolektor surya

Insinyur telah mengembangkan datar, tubular dengan vakum, konsentrator reflektor parabola, antena, menara surya dan jenis instalasi lainnya. Yang paling populer untuk keperluan rumah tangga adalah pemanas air datar dan vakum.

Tabel: Karakteristik komparatif dari pengumpul datar dan vakum

Kolektor datar	Manifold vakum
Mudah dilakukan dengan tangan Anda sendiri dari bahan bekas.	Diproduksi di lingkungan industri atau dirakit dari suku cadang pabrik.
Membayar dengan cepat.	Membayar tiga kali lebih lama dari flat.
Lebih kecil kemungkinannya untuk terlalu panas dalam cuaca panas.	Mencegah panas yang terakumulasi kembali ke lingkungan.
Bekerja secara efektif di musim panas atau di negara dengan iklim panas.	Cocok untuk daerah dingin, bekerja di musim dingin pada suhu hingga -30 o C.
Memiliki angin kencang, sehingga embusan angin kencang dapat meniupnya dari atap.	Angin lewat dengan bebas di antara tabung vakum, sehingga kemungkinan kolektor tidak akan terkena badai lebih tinggi.
Itu membersihkan dirinya dari salju, es dan es.	Produktivitas 2–3 kali lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor datar (dengan luas yang sama).

Fitur Pemanas Air Tenaga Surya Panel Datar

Perangkatnya adalah panel, di dalamnya ada tabung tembaga dengan lapisan gelap. Mereka memanaskan air, yang kemudian ditampung dalam tangki dan digunakan untuk suplai air panas (suplai air panas). Jika Anda membuat kolektor sendiri, maka komponen mahal dapat diganti dengan bahan yang tersedia:

• alih-alih pipa tembaga, Anda dapat mengambil baja, polietilen atau hanya radiator dari lemari es lama;
• bingkai kayu bisa menjadi pengganti bingkai logam, meski lebih berat;
• absorber berlapis krom akan menggantikan cat hitam biasa;
• selembar kaca atau polikarbonat seluler akan berfungsi dengan baik sebagai penutup pelindung, dan busa akan berfungsi sebagai pemanas.

Hal utama adalah untuk memastikan kekencangan panel, tetapi untuk ini cukup menutup semua jahitan dengan silikon konstruksi. Kerugian utama dari perangkat tersebut adalah bahwa pendingin yang dipanaskan memancarkan panas ke udara dan mendingin sedikit sebelum memasuki tangki penyimpanan. Penggunaan insulasi termal dan penyegelan jahitan dirancang untuk melawan efek ini secara tepat.

Bagian mahal dari kolektor industri dapat diganti dengan yang lebih murah, misalnya, pipa baja dapat digunakan sebagai pengganti pipa tembaga, dan rangka perangkat dapat terbuat dari kayu

Jika air tidak diambil dari pengumpul datar, pada hari yang terik dapat memanas hingga 190–210 ^o C, yang dapat menyebabkan pecahnya pipa dengan pendingin atau elemen penghubung. Bagi yang sesekali menggunakan solar water heater, penting untuk memasang tangki penyimpanan yang bisa menghilangkan tekanan berlebih pada pipa. Pilihan lainnya adalah menggunakan minyak mineral daripada air sebagai heat sink. Titik didihnya lebih tinggi, yang mengurangi risiko kerusakan sistem. Dalam hal ini, diperlukan penukar panas, di mana oli akan mentransfer panas yang terakumulasi ke air tanpa kontak langsung.

Fitur pengumpul vakum

Pemanas air tenaga surya jenis ini terdiri dari tabung individu, yang masing-masing berada di lingkungan tanpa udara. Desain ini memungkinkan untuk mengurangi kehilangan panas dalam perjalanan dari kolektor ke tangki penyimpanan dan meningkatkan efisiensi sistem. Berkat ini, pengumpul vakum bekerja dengan sempurna selama pergantian musim (musim gugur, musim semi) dan di musim dingin.

Manifold vakum terdiri dari tabung yang ditempatkan di lingkungan tanpa udara

Tabung tembaga juga digunakan dalam pemanas air tenaga surya vakum, karena bahan ini memberikan perpindahan panas yang baik dan kebersihan pada saat yang bersamaan. Elemen lainnya serupa: kaca (borosilikat untuk transmisi panas yang lebih baik), di bawahnya ada lapisan penyerap hitam, tabung dengan pendingin dan substrat. Lebih mudah untuk memastikan kekencangan sistem, karena hanya ada satu jahitan - sambungan antara tabung dan tangki penyimpanan.

Pipa terpisah dihubungkan ke pipa utama pemanas air vakum

Air dingin secara bertahap memanas dari kontak bergantian dengan pipa tembaga panas. Ini adalah satu-satunya cara untuk menghilangkan panas dari pembangkit listrik tenaga surya vakum, jadi penting untuk memberinya aliran air dingin yang teratur, yaitu menggunakan air panas sepanjang hari. Antibeku digunakan sebagai pendingin dalam kolektor surya vakum untuk meningkatkan daya tahan sistem. Hal mentolerir pemanasan sampai 300 ^dari C dan tidak membeku ketika hari berawan suhu perangkat dikurangi untuk -40 ^ke S.

Tidak mungkin membuat kolektor surya vakum lengkap dengan tangan Anda sendiri: membuat tabung berdinding tebal dari kaca borosilikat tidak terpikirkan dalam kondisi artisanal. Oleh karena itu, pilihan yang lebih andal adalah membeli labu pabrik (varietas koaksial dan bulu ditawarkan) dan memasang pemanas air tenaga surya di lokasi. Tetapi karena bahkan pekerjaan seperti itu membutuhkan keterampilan tukang kunci yang luar biasa, lebih baik membeli produk jadi dengan jaminan dari pabrikan.

Sistem mana yang akan mengintegrasikan pemanas air tenaga surya

Agar air panas mulai mengalir keluar dari keran, penting tidak hanya memilih kolektor, tetapi juga untuk membuat keseluruhan sistem dari tangki penyimpanan, pipa penghubung, keran, dan elemen lainnya.

Jenis sirkulasi

Tentukan apakah Anda dapat memasang tangki penyimpanan di atas level manifold. Itu tergantung pada mana dari dua jenis sirkulasi yang akan ada di sistem.

1. Sirkulasi alami tercipta karena perbedaan kepadatan antara air dingin dan panas. Cairan yang dipanaskan cenderung naik, yang menentukan lokasi tangki penyimpanan. Jika atapnya rumit, pilih tempat yang cukup terang untuk manifold dan letakkan tangki di bawah punggungan.

   

   Dengan sirkulasi alami, air bergerak melalui sistem karena perbedaan kepadatan antara air dingin dan panas.

2. Sistem dengan sirkulasi paksa bekerja berkat pompa yang memompa air hangat ke dalam tangki yang telah disiapkan. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk menempatkan elemen-elemen sistem jauh dari satu sama lain, misalnya, untuk meletakkan tangki penyimpanan di loteng atau di ruang bawah tanah. Lebih baik untuk eksterior dan membutuhkan sedikit usaha untuk mengisolasi tangki itu sendiri. Tetapi pipa yang mengarah dari kolektor ke tangki harus dilengkapi dengan insulasi termal, jika tidak, ada risiko kehilangan semua panas di sepanjang jalan. Sirkulasi paksa membutuhkan penggunaan listrik, jadi jika tidak ada listrik di dacha, atau jika listrik sering padam, opsi ini tidak akan berfungsi.

   

   Dalam sistem dengan sirkulasi paksa, air panas digerakkan oleh pompa

Jika Anda memutuskan untuk menggunakan oli perpindahan panas di manifold, sediakan pompa untuk sirkulasi paksa. Jika tidak, karena koefisien ekspansi oli yang rendah, sistem tidak akan berfungsi.

Memilih jenis sirkuit sirkulasi

Tiga jenis sistem yang umum:

1. Loop terbuka. Ini adalah cara termudah untuk memasok air panas ke rumah Anda. Perbedaan utamanya adalah bahwa pendingin di kolektor harus berupa air. Pertama, panaskan dalam tabung, lalu masuk ke tangki penyimpanan, lalu langsung ke keran di dapur atau kamar mandi. Artinya, air tidak bersirkulasi dalam lingkaran, tetapi sebagian baru dipanaskan setiap kali di sirkuit terbuka.

   

   Dalam sistem air panas loop terbuka, air tidak bersirkulasi dalam lingkaran

2. Sirkuit tunggal. Lebih baik bila seharusnya memanaskan rumah dengan bantuan panas matahari atau membuat pengoperasian pemanas listrik lebih murah. Perbedaannya adalah air yang dipanaskan oleh matahari masuk ke pipa pemanas. Pendingin bergerak dalam lingkaran di dalam sistem. Ini adalah siklus sirkulasi tertutup. Karena kolektor surya digunakan di musim dingin dan di luar musim, pilih model vakum dan sertakan pemanas tambahan dalam sistem. Ketel listrik atau gas membantu membawa pendingin ke suhu yang diinginkan pada hari yang dingin dan berawan, serta pada malam hari.

   

   Dalam sistem sirkulasi sirkuit tunggal, kolektor surya bekerja secara paralel dengan boiler

3. Sirkuit ganda. Opsi ini melibatkan perpindahan panas dari kolektor ke sistem melalui penukar panas khusus. Karena tidak ada kontak langsung antara pendingin dan air, minyak atau antibeku digunakan dalam pengumpul. Sistem ini optimal untuk rumah pedesaan tempat orang tinggal sepanjang tahun. Di dalamnya, kolektor digunakan baik untuk suplai air panas maupun untuk pemanasan pada saat yang bersamaan. Biasanya, ketel dan / atau ketel juga diintegrasikan ke dalamnya untuk pemanas air tambahan, dan beberapa pengumpul digunakan (tergantung pada jumlah penduduk dan karakteristik iklim wilayah tersebut).

   

   Dalam sistem sirkulasi sirkuit ganda, tidak ada kontak langsung antara pendingin pemanas air tenaga surya dan air

Cara membuat kolektor surya datar dengan tangan Anda sendiri

Ini membutuhkan gambar. Anda juga perlu menghitung luas water heater sesuai dengan kebutuhan keluarga. Parameter ini ditentukan dengan rumus: A = K * F * SF / (G * η) AW = 1 / (G * η) A = K * F * SF * AW, dimana:

• A - area kolektor, m2;
• AW adalah area tereduksi yang mampu menghasilkan 1 kW * jam per hari, m2 * hari / (kW * jam);
• Η - efisiensi satu kolektor,%;
• G - total radiasi matahari per hari, tipikal untuk area tertentu, kW * jam / (m2 * hari);
• K - koefisien dengan mempertimbangkan nilai sudut kemiringan kolektor dan orientasinya relatif terhadap titik mata angin;
• F adalah energi yang dibutuhkan untuk memanaskan air per hari, kW * jam / hari;
• SF adalah bagian energi matahari dalam menutupi kebutuhan panas,%.

Untuk konstruksi kolektor, Anda memerlukan gambar mendetail yang menunjukkan jumlah dan ukuran bagian

Alat dan bahan untuk bekerja

Untuk pembuatan kolektor surya datar berukuran 2,28x1,9x0,1 m dengan pipa logam-plastik dan rangka kayu, Anda membutuhkan:

• gergaji besi atau gergaji ukir untuk memotong kayu dan kayu lapis;
• gunting untuk pipa logam-plastik;
• Obeng;
• sikat dan pistol semprot atau kaleng cat semprot untuk menghitamkan pipa yang dipasang.

Pengurutan:

1. Rakit kotak untuk alas kolektor dari dua lembar triplek berukuran 1,52x1,52 m, tebal 1 cm, salah satunya dipotong untuk membuat sisi untuk detailnya: ukuran 0,76x0,38 m - 4 pcs., 1,52x0 Berukuran 0,76 m - 1 PC.

   

   Lembaran kayu lapis digunakan untuk membuat kotak kolektor

2. Warnai permukaan bagian dalam kotak yang dihasilkan dengan cat matte hitam, dan permukaan luar dengan putih atau tutup dengan pernis pelindung.

3. Buat bingkai untuk memasang kotak dari batang 5x5 cm, sesuai dengan diagram terlampir. Secara total, dibutuhkan 60 m kayu. Sebelum perakitan, penting untuk merawat bagian-bagian tersebut dengan pengawet kayu untuk melindungi bahan dari pengendapan dan suhu yang ekstrim. Kencangkan bagian-bagian tersebut dengan sekrup kayu menggunakan sudut logam berukuran 5x5 cm.

   

   Dudukan (bingkai) untuk kotak terbuat dari palang

4. Pasang kotak pada penyangga yang telah disiapkan dan lakukan perakitan lebih lanjut pada penyangga miring ini.

5. Buatlah tanda di mana pipa akan mengarah dan di mana pipa akan dipasang. Warnai juga hitam, agar tidak meningkatkan kehilangan panas.

   

   Untuk fiksasi yang aman, tabung pemasangan ditempatkan dalam empat baris

6. Potong pipa plastik bertulang setebal 0,5 '' menjadi beberapa bagian dengan panjang yang diinginkan. Untuk menghindari kesalahan, gunakan potongan pertama sebagai referensi. Anda harus mendapatkan 45 buah masing-masing 2,14 m.
7. Pasang ular dari pipa di dudukan, menggunakan alat kelengkapan untuk pipa logam-plastik secara bergantian. Diperlukan total 44 siku sudut dari jenis "ibu-ibu" dan "ibu-ayah" dan 88 adaptor dari pipa logam-plastik ke pemasangan. Gunakan benang penyegel untuk menutup sambungan. Di awal dan akhir ular, kencangkan adaptor untuk menghubungkan pasokan air dan selang drainase.

8. Warnai struktur dengan warna hitam menggunakan pistol semprot atau kaleng.

   

   Kumparan kolektor dicat dengan cat hitam

9. Hubungkan koil ke pompa dan pastikan tidak ada kebocoran saat memompa air. Jika ada sambungan yang tidak cukup kencang, kuras dan pasang kembali, lalu periksa kembali.

10. Tutupi bagian atas kotak dengan kaca bening atau polikarbonat padat. Jika tidak memungkinkan untuk menggunakan lembaran padat, buat bingkai aluminium seukuran potongan yang tersedia (sebaiknya tidak lebih dari empat) dan kencangkan panel dengan aman. Perlakukan setiap sambungan dengan hati-hati menggunakan silikon transparan agar pemanas airnya kencang.

    

    Pelindung kolektor dapat dirakit dari beberapa bagian, yang selanjutnya memperkuat sambungan

Menurut skema yang dijelaskan, kolektor dengan kapasitas 1,6-2 kW dirakit.

Video: cara membuat pemanas air surya tabung tembaga datar

Instalasi kolektor surya

Perangkat dipasang di atap. Pilihan ini cocok untuk rumah pedesaan dan bangunan bertingkat tinggi. Sebaiknya atap dibuat miring dan sudut kemiringannya mendekati garis lintang kawasan ini. Dalam hal ini, Anda perlu memasang braket ke papan di sisi selatannya melalui bahan atap. Kolektor akan ditempatkan 15-20 cm di atas permukaan atap, sejajar dengan ramp. Ini solusi paling serasi, terutama jika beberapa pemanas air digunakan di dalam rumah. Kadang-kadang kolektor tersembunyi di dalam atap sehingga layar pelindung rata dengan penutup atap dekoratif. Tetapi cara ini jauh lebih mahal dan dapat melemahkan struktur atap.

Cara terbaik adalah memasang sistem kolektor pelat datar pada atap miring

Pada atap datar, kolektor dipasang pada struktur khusus yang menahannya pada sudut tertentu. Dudukan dapat dibeli siap pakai atau dilas sendiri dari sudut. Struktur logam dipasang ke alas dengan baut jangkar besar.

Di atap datar, kolektor dipasang pada struktur khusus

Di pondok musim panas, pengumpul tenaga surya dipasang di sebelah rumah atau kolam renang di area terbuka yang cerah. Dalam hal ini, mereka memilih tempat di situs yang sudah dibuat atau melengkapi pangkalan yang dapat diandalkan secara terpisah. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan platform persegi panjang dengan bantalan rammed bulk, waterproofing dan lapisan paving slab, periuk porselen, dan bahan tahan lama, keras, dan tahan cuaca lainnya. Selanjutnya, dudukan kuda-kuda logam atau kayu dipasang di atasnya, tempat kolektor surya dipasang.

Memasang kolektor surya pada penyangga yang tidak memiliki basis bersama dianggap kurang dapat diandalkan, tetapi membantu menghemat ruang

Perawatan kolektor surya

Seperti peralatan lainnya, perangkat perlu diservis. Karya paling umum:

1. Pencucian kaca. Panel pelindung kolektor menjadi keruh dari waktu ke waktu karena debu dan endapan. Untuk mencegah hal ini memengaruhi efisiensi sistem, sebaiknya bersihkan sebulan sekali (selama periode kerja) dengan pembersih kaca biasa atau hanya air sabun (jika panel transparan tidak terbuat dari kaca). Karena rumahan tertutup rapat, tidak diperlukan pekerjaan persiapan untuk mematikan sistem.
2. Menguras kolektor pelat datar jika tidak digunakan di musim dingin. Air yang membeku selama cuaca musim dingin yang mendung dapat merusak pipa dan perlengkapannya. Oleh karena itu, dengan dimulainya cuaca dingin, pasokan air harus dimatikan dan cairan sepenuhnya dikosongkan dari pipa. Kemudian pada pondok musim panas berikutnya, kolektor akan siap untuk bekerja lagi. Pemanas air tenaga surya lainnya tahan cuaca, jadi tidak perlu melepasnya dari atap rumah pedesaan.
3. Mengganti pendingin jika memburuk karena melanggar aturan pengoperasian. Antibeku yang digunakan dalam kolektor surya vakum sangat sensitif terhadap panas berlebih. Jika pemanas air tidak dapat mentransfer panas ke air (tidak ada air panas yang digunakan di rumah, sistem pemanas dimatikan), serpihan dalam cairan dan tabung tembaga tipis dan filter tersumbat. Akibatnya, kolektor tidak dapat menjalankan fungsinya secara normal. Dalam hal ini, kosongkan seluruh antibeku dari setiap labu, bilas tabung dan isi sistem dengan antibeku khusus yang baru (untuk kolektor, bukan mobil). Filter juga harus dibersihkan dan kartrid diganti. Setelah memulai sistem, serpihan yang tersisa secara tidak sengaja dapat muncul kembali di filter, oleh karena itu, untuk hari pertama pengoperasian pengumpul, perlu untuk mengontrolnya dan, jika perlu, bersihkan kartrid.

4. Mengganti kaca pecah. Panel pelindung terkadang rusak karena hujan es, pengacau, dan alasan lainnya. Tidaklah sulit untuk mengganti kaca di kolektor datar: lepas saja yang lama dan perbaiki yang baru dengan sealant silikon. Pekerjaan tidak akan memakan waktu lebih dari setengah jam, Anda tidak perlu mematikan sistem. Di manifold vakum, seluruh bohlam perlu diganti. Anda harus memesannya dari produsen yang sama.

   

   Lebih baik mempercayakan penggantian labu berjenis vakum yang rusak kepada para profesional.

Jika kolektor dibeli, pada kerusakan pertama, perlu menelepon master, dan selama masa garansi - hubungi perwakilan pabrikan. Pemanas air tenaga surya buatan sendiri harus diperbaiki sendiri, tetapi menemukan kerusakan dan memperbaikinya di produk buatan sendiri jauh lebih mudah daripada di pabrik. Pengalaman tukang reparasi kolektor menunjukkan bahwa Anda harus terlebih dahulu memeriksa kondisi katup, sensor, tangki penyimpanan, dan pompa, karena kurang dapat diandalkan dibandingkan pembangkit tenaga surya itu sendiri.

Dalam sistem DHW dengan kolektor surya, katup dan sensor paling sering gagal.

Video: instruksi untuk merakit kolektor surya dari kaleng aluminium

Pemilik kolektor surya yakin: setelah Anda mengevaluasi kemampuan perangkat ini, tidak mungkin dilakukan tanpanya. Sekarang Anda dapat menyediakan panas yang murah dan aman untuk rumah atau pondok musim panas Anda.