Polykarbonátový solární kolektor

Na internetu jsem viděl spoustu různých technologií a metod výroby solárních ohřívačů vody a rozhodl se podělit o své vlastní zkušenosti. Tento projekt považuji za velmi zdařilý, neboť doslova každý centimetr plochy kolektoru je v přímém kontaktu s ohřátou vodou. Navíc pomocí technologie jako základu snadno postavíte kolektor požadované velikosti.

Koncepce projektu

Podstatou solárního kolektoru je, že studená voda ze zásobníku teče gravitací do kolektoru. Ohřátá voda stoupá vzhůru kanály a proudí zpět do nádrže. V uzavřeném systému tak vzniká přirozená cirkulace.
Rozdělovač je vyroben z desky z polykarbonátu nebo jiného plastu s dutými čtverci uvnitř probíhajícími podélně. Pro zvýšení absorpce slunečního záření a zlepšení výkonu kolektoru (rychlost ohřevu vody) lze plast natřít černou barvou. Zde je však důležité si uvědomit, že plech je vyroben z poměrně tenkého polykarbonátu, takže pokud je silně zahříván bez cirkulace, může změkčit nebo deformovat, což povede k úniku vody.
Za zmínku také stojí, že toto zařízení není vhodné pro instalaci v obytných prostorách za účelem dodávky teplé vody. Tento experimentální projekt je vhodnější pro vybavení letní sprchy v letní chatě.

Nástroje a materiály

Nástroje, které budete potřebovat:

• Kotoučová a ruční pila.
  
• Elektrická vrtačka.
  
• Nůž.
  
• Ruleta.
  
• Šroubovák.
  
• Silikonová lepicí pistole.
  
• Stavební sešívačka.

Materiály pro sběratele:

• Polykarbonátová deska s dutými kanálky.
  
• ABS plastová trubka.
  
• 4 hadicové zátky.
  
• 2 ½ palcové plastové závitové vsuvky s hadicovou armaturou.
  
• Trubka silikonového tmelu.
  
• Pokud plánujete malovat, nastříkejte barvu.

Materiály rámu:

• 1 list překližky.
  
• Deska z expandovaného polystyrenu. Můžete použít i pěnové čtverce.
  
• Dřevěný nosník o průřezu 100×100 mm.
  
• Polyetylenová fólie, páska.
  
• Šrouby, matice, podložky, držáky pro upevnění.

Materiály pro organizaci cirkulace vody:

• Vhodná nádrž nebo nádoba na vodu.
  
• K připojení nádrže budete potřebovat zahradní hadici, jejíž délka závisí na vzdálenosti nádoby na vodu od samotného sběrače.
  
• Několik svorek pro připojení hadice.

Abych jasně otestoval výkon teplovodního kolektoru, použil jsem digitální teploměr.

Technologie krok za krokem pro montáž solárního kolektoru

Nejprve je potřeba polykarbonátovou desku nařezat na požadované rozměry. Plánoval jsem vyrobit kolektor o rozměrech 1x2 metry a vycházel jsem z této skutečnosti. Pořadí prací je následující:

• Plastová trubka ABS se nařeže na kusy o takové délce, aby odpovídala šířce plechu. V mém případě je to 1 metr.
  
• Na straně dvou uzávěrů musíte vyvrtat otvory pro bradavky.Pokud nemáte vrták odpovídajícího průměru, můžete malou dírku rozšířit kulatým pilníkem.
  
  
  
  
• Aby zátky s nainstalovanými adaptéry pasovaly na trubky, musel se v nich vyříznout půlkruhový otvor, jak je znázorněno na fotografii.
  
  
  
  
  
  
  
• Potom jsem pomocí stolní pily uřízl obě trubky a vytvořil C-profil.
  
  
  
  Při provádění této operace musíte být opatrní a vzít v úvahu umístění a požadovaný směr adaptérů na vsuvky.
  
  
  
  
• Stejný řez musí být proveden v uzávěrech, aby se do nich plastový panel vešel.
  
  
  
  
  
  
  
• Po dokončení všech přípravných operací je třeba všechny díly nasucho sestavit, aby byla zajištěna jejich kompatibilita, a v případě potřeby provést úpravy.
  
• Po seřízení všech prvků je konstrukce rozebrána a znovu sestavena pomocí silikonového lepidla pro utěsnění všech spojů. Kromě potažení spojů tmelem doporučuji po sestavení nanést na vnější stranu všech švů trochu silikonu.

Aby tmel dobře vyschl, musí být sestavená konstrukce ponechána bez pohybu asi jeden den, poté můžete začít kontrolovat těsnost. K tomu jsou hadice připojeny ke vstupním a výstupním adaptérům, z nichž jeden je připojen k přívodu vody. Po úplném naplnění kolektoru vodou se všechny švy a spoje zkontrolují na těsnost. V případě zjištění netěsnosti se voda vypustí a po vysušení se problematické spojení znovu utěsní.
Abyste mohli vypočítat produktivitu a účinnost kolektoru, musíte znát jeho objem. K tomu musí být voda z kolektoru vypuštěna do nějaké nádoby.Například můj panel obsahuje 7,2 litru (včetně hadic).

Výroba rámu a montáž panelu

V zásadě lze kolektor použít již umístěním na střechu nebo jinou rovnou, nehybnou plochu. Rozhodl jsem se ale vyrobit jakési pouzdro pro plastový panel, abych snížil pravděpodobnost poškození při zvedání/spouštění ze střechy stodoly, do které jsem se rozhodl nainstalovat letní sprchu, protože ji plánuji odstranit na zimu.
Postupná montáž pouzdra je popsána níže:

• Překližková deska je nařezána na velikost sestaveného kolektoru s přesahem 10 cm na každou stranu (plastovou desku jsem nejprve natřel černou barvou ve spreji).
  
• Pro odstranění armatur pro připojení hadic jsem vyvrtal otvory.
  
  
  
  
• Na překližku byl položen expandovaný polystyren tloušťky 50 mm.
  
  
  
  
• Plastový rozdělovač jsem položil na polystyrenovou pěnu.
  
  
  
  
  
  
  
• Ze všech stran panelu byl k překližce přišroubován dřevěný špalík, který slouží jako jakési oplocení.
  
• Shora byla celá konstrukce pokryta silnou plastovou fólií, která byla zajištěna páskou a sponkami pomocí konstrukční sešívačky.

Tak jsem obdržel tepelný kolektor ve spolehlivém „pouzdru“, díky kterému je plastový panel chráněn před mechanickým namáháním.
Poznámka! Použil jsem obyčejný průhledný polyetylen, ale na fotce to vypadá, že je bílý - to jsou odlesky.

Plnění systému

Nyní můžete naplnit kolektor vodou a vyzkoušet výkon systému. Instaloval jsem to šikmo a nádrž (prázdná) trochu výš. Jedna hadice je připojena ke spodní armatuře, druhá k horní. Pro naplnění systému vodou jsem napojil spodní hadici na přívod vody a mírně pootevřel ventil, aby se systém napouštěl vodou postupně.To je nutné, aby voda postupně vytlačila všechen vzduch. Když z druhé hadice vytekla voda (sběrač byl zcela zaplněný), otevřel jsem ventil až na doraz, aby zbylý vzduch vyšel pod tlakem vody. Naplnil jsem i nádobu na vodu.

Když už v proudu vody vycházející z výstupní hadice nebyly žádné vzduchové bubliny, vypnul jsem vodu a ponořil oba konce hadice do vody v nádržce (vždy by měly být pod vodou, aby se vzduch nedostal do systému ).

Testování a testování solárního ohřívače vody

Když je systém naplněn, pod vlivem slunečního tepla se voda umístěná v tenkých kanálcích plastového panelu zahřívá a postupně se pohybuje nahoru a vytváří přirozenou cirkulaci. Studená voda proudí z nádrže spodní hadicí a ohřátá voda z kolektoru vstupuje do stejné nádrže horní hadicí. Postupně se voda v nádobě ohřívá.

Pro ilustraci pokusu jsem použil digitální teploměr s externím teplotním čidlem. Nejprve jsem změřil teplotu vody v nádobě – měla 23 °C. Poté jsem čidlo vložil do výstupní hadice, kterou proudí voda ohřátá v rozdělovači do zásobníku. Teploměr ukazoval 50 °C. Solární systém ohřevu vody funguje!

Závěr

Na základě výsledků testování výkonu kolektorového systému po dobu 1 hodiny jsem získal ohřev 20,2 litrů vody (7,2 litrů v samotném kolektoru a 13 litrů jsem nasbíral v nádobě pro experiment) z 23 na 37 °C.
Výkon a účinnost systému samozřejmě závisí na sluneční aktivitě: čím více slunce svítí, tím více se voda ohřeje a větší objem lze ohřát za kratší dobu. Ale na letní sprchu si myslím, že tento kolektor docela stačí.

Původní článek v angličtině