يرتبط مفهوم الطاقة البديلة للعديد من أصحاب المنازل والبيوت الخاصة بألواح شمسية باهظة الثمن أو طواحين هواء أو مضخات حرارية. لا أحد يخمن أنه في غضون ساعات قليلة فقط ، مقابل بنس واحد فقط ، يمكنك بناء جامع شمسي من زجاجات بلاستيكية لتزويد نفسك بالماء الساخن طوال الموسم الدافئ.
سنخبرك بكيفية عمل نظام فعال لتحضير المياه الصحية من النفايات. ستجد في مقالتنا وصفًا تفصيليًا لتصميمات وطرق أنظمة التصنيع التي تم اختبار تشغيلها عمليًا. بناءً على توصياتنا ، يمكنك بسهولة تجميع جهاز مفيد في المنزل.
تفاصيل استخدام المجمعات الشمسية
والفرق الرئيسي بين المجمع الشمسي وأنواع مختلفة من أنظمة الطاقة الشمسية المولدة للحرارة هو الطبيعة الدورية للعمل. وبعبارة أخرى - في غياب الشمس لن تكون هناك طاقة حرارية.
من الواضح أنه في الظلام ، يتم تقليل أداء إمدادات المياه الساخنة المستقلة مع جامع شمسي إلى صفر. يتم تحديد إنتاج الحرارة بواسطة المجمع الشمسي من خلال طول ضوء النهار ، والذي يعتمد على خط العرض والوقت من السنة.
لن يقوم جامع شمسي محلي الصنع بحل مشكلة إمدادات المياه الساخنة في المنزل فقط ، غير المتصلة بالشبكات المركزية ، ولكن أيضًا مشاكل التدفئة
كما أن السمات المناخية للتضاريس لها تأثير كبير على مستوى إنتاجية المجمع الشمسي. إذا كانت المنطقة تتميز بضباب متكرر أو تختبئ الشمس غالبًا خلف السحب ، فإن أداء المجمع الشمسي ينخفض بشكل كبير.
ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يظل المجمع الشمسي للتدفئة و / أو تسخين الماء فعالًا ، وذلك بفضل القدرة على التقاط حتى الأشعة المتناثرة.
ميزات التصميم ومبدأ التشغيل
العنصر الرئيسي في الإصدار القياسي من المجمع الشمسي هو جهاز امتزاز على شكل صفيحة نحاسية مع أنبوب. يسخن الطبق بسرعة تحت تأثير ضوء الشمس ، وينقل الحرارة إلى الأنبوب والسائل الموجود فيه. بسبب التداول الحر أو القسري ، يتم بعد ذلك نقل الحرارة المتولدة عبر النظام.
تحت تأثير أشعة الشمس ، يتم تسخين صفيحة نحاسية ، يتم من خلالها نقل الحرارة إلى المبرد في الأنبوب
لزيادة كفاءة الامتزاز يجب أن تتمتع بالخصائص الفيزيائية اللازمة. بادئ ذي بدء ، من الضروري زيادة قدرة الامتزاز للامتصاص وتقليل انعكاس ضوء الشمس. الحل الأبسط هو تطبيق الحبر الأسود على الامتزاز.
لزيادة كفاءة الامتزاز ، يجب تغطيته بالزجاج الشفاف. يعكس الزجاج العادي جزءًا من أشعة الشمس.
من الأفضل استخدام زجاج خاص مع محتوى منخفض من الحديد أو استخدام طلاء مضاد للانعكاس. لتجنب تلوث الزجاج ، يجب إغلاق حالة المجمع الشمسي.
على الرغم من الطرق العديدة لتحسين الأداء وزيادة إنتاجية المجمع الشمسي ، إلا أنه بسبب العيوب في التصميم ، فإن هذا المؤشر بعيد عن المثالية. نظرًا لمبدأ تجميع الطاقة الشمسية وطرق زيادة كفاءتها ، سنحاول إنشاء نموذج بدائي وغير مكلف من المواد المرتجلة.
تجميع الوحدة من المواد المرتجلة
بالإضافة إلى التكلفة المنخفضة وسهولة التجميع ، يختلف خيار الزجاجات البلاستيكية عن الأنظمة الشمسية القياسية في أن مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة لا تعمل بشكل جيد في ساعات الصباح والمساء.
يوفر الشكل المحدب للزجاجات اختراقًا رأسيًا تقريبًا للأشعة حتى أثناء غروب الشمس والفجر ، وبالتالي ضمان كفاءة الجهاز ، سواء في الصباح أو في المساء.
نظرًا للشكل المحدب للزجاجات البلاستيكية ، فإن الجهاز ، حتى عندما يكون أفقيًا ، قادر على التقاط أشعة الشمس المشرقة وغروب الشمس
هناك عدة طرق مميزة لبناء نظام عمل مثالي لإنتاج الماء الساخن من الزجاجات البلاستيكية:
- يلعب المجمع الشمسي دور خزان تخزين يتم فيه تسخين المياه ثم تصريفها ؛
- يتم توصيل المجمع الشمسي بخزان التخزين لضمان تسخين المياه ودوره الطبيعي ؛
- تعمل الزجاجات البلاستيكية الخاصة بالمجمع كخزان للمياه ؛
- تلعب الزجاجات البلاستيكية دور الحاويات المغلقة من أجل الحفاظ على الحرارة.
أيضا ، يمكن أن تختلف مجمعات الطاقة الشمسية في ميزات التصميم الخاصة بهم. بادئ ذي بدء ، هذا يرجع إلى طريقة تثبيت الزجاجات وطرق موقعها.
الخيار مع تراكم الماء الساخن
لتصنيع مجمّع شمسي ، يلزم وجود أنبوب من البولي بروبلين بقطر 50 مم ، حيث سيتم توصيل الزجاجات البلاستيكية التي يتم تحديد عددها بقطر الأنبوب. بالنسبة للقالب ، تم أخذ 15 زجاجة بلاستيكية ، وبالتالي كانت الطاقة التشغيلية لمجمع الطاقة الشمسية 30 لترًا.
يتم تشحيم الوصلات بين الزجاجات وأنبوب البروبيلين بمانع تسرب السيليكون لمنع تسرب المياه.
لتوصيل الزجاجات بنظام واحد في أنبوب البروبيلين المصمم للمياه الساخنة ، من الضروري حفر ثقوب. كان الحل المثالي هو استخدام مثقاب على الخشب بقطر 26 مم.
مع مثل هذه الأبعاد ، يتم ضمان أقصى كثافة للاتصال ، ويتم ثمل الزجاجة بقوة في الحفرة من خلال خيطها. لضمان أقصى إغلاق للمفصل ، يمكن طلاء المفاصل بمانع تسرب السيليكون ، ولكن من الأفضل استخدام المادة اللاصقة المذوبة بالحرارة.
لتحقيق تأثير الأوعية المتصلة في الجزء العلوي من كل زجاجة ، من الضروري عمل ثقوب يبلغ قطرها حوالي 2 مم.
بعد توصيل الزجاجات ، يتم قطع التركيب في جانب واحد من الأنبوب ، والذي سيتم توصيله لاحقًا بإمدادات المياه لإمداد المياه. من ناحية أخرى ، يجب إدخال الصنبور الذي سيتم من خلاله دمج الماء الساخن في خزان التخزين.
ومع ذلك ، تحت وزن الماء المعبأ ، قد يفقد هذا الجهاز للاستخدام المنزلي للطاقة الشمسية سلامته. لذلك ، سيكون مربع الجهاز المناسب. للقيام بذلك ، تحتاج إلى لوحة بعرض 150 مم.
لزيادة كفاءة المجمع الشمسي ، في أسفل الصندوق ، يمكنك وضع رغوة البوليسترين أو رغوة البوليسترين بسمك 50 مم وتغطيتها بورق.
بعد تركيب المجمع الشمسي في مكان تشغيله الإضافي ، يجب طلاء الزجاجات البلاستيكية باللون الأسود من أجل امتصاص أشعة الشمس بشكل أكثر كفاءة.
عند تلوين الأسود ، تزداد قدرة امتصاص البلاستيك وتزداد كفاءة تسخين الماء
من الأفضل استخدام الطلاء غير اللامع والتطبيق بالرش من علبة الهباء الجوي. يبقى لتغطية الصندوق بالزجاج ، وبالتالي زيادة إحكامه وربطه بنظام تزويد المياه الباردة ونظام تصريف المياه الدافئة المعدة للاستخدام في خزان التخزين.
من الخبرة العملية ، من المعروف أن البلاستيك لا يتحمل آثار درجات الحرارة المرتفعة ، مما يؤدي إلى تشوهه. في الأيام المشمسة المشرقة ، يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الماء الساخن 65 درجة ، مما يؤدي إلى تشوه البلاستيك.
في هذا الصدد ، من الأفضل رفض الختم الإضافي للصندوق بالزجاج بشكل عام أو استخدامه حصريًا في الطقس الغائم.
طريقة تداول الماء الساخن
يشبه نظام المجمع الشمسي الخيار الأول ، ولكن لديه عدد من الاختلافات الهيكلية.
لإنشاء جامع ، ستحتاج إلى الأدوات والمواد التالية:
- أنبوب PVC بقطر 20 مم مع زوايا وقمزة ؛
- قطع الأنابيب الأسطوانة.
- قواطع إزميل
- التمهيدي (عامل التنظيف) ؛
- زجاجات بلاستيكية؛
- تيتراباكي مصنوع من الحليب أو العصير ؛
- سكين القرطاسية ؛
- ورق مقوى؛
- طلاء أسود غير لامع مقاوم للحرارة ؛
- خزان.
للتثبيت ، نحتاج إلى أنبوب PVC بقطر 20 مم. يجب قطع الجزء الأفقي من الأنبوب إلى أجزاء يتم إرفاق الزوايا والمحملات فيها باللحام البارد. سيبدو الجزء السفلي من المجمع الشمسي متشابهًا تمامًا. في النهاية ، نحصل على نظام مغلق ، ولكن أولاً وقبل كل شيء.
ميزات لصق الأنابيب البلاستيكية
للحصول على قطع عالي الجودة ، من الأفضل استخدام قاطع مواسير مجهز ببكرات. بعد القطع ، من الضروري شطب الأنبوب من الداخل باستخدام أدوات الشطب الخاصة.
بعد قياس عمق المحملات والزوايا ، تحتاج إلى وضع علامة على نهاية الأنبوب ليتم توصيله ومعالجة أطراف الأنابيب والتجهيزات باستخدام مادة أولية (عامل تنظيف).
بفضل الحركة السلسة لجزء القطع ، فإن آلة قطع الأنابيب الأسطوانية تتجنب تشوه المقطع العرضي وتشكيل نتوءات على طول الحافة أثناء القطع
ستكون الخطوة التالية هي تطبيق الغراء وتوزيعه على الجزء الخارجي من الأنبوب وداخل التركيب. يجب تطبيق الغراء بفرشاة ، في حين يجب أن يكون حجمه أقل من قطر الأنابيب. يبقى إدخال الأنبوب في نقطة الإنطلاق أو الزاوية المعدة وتحويله ربع دورة لتوزيع الغراء بالتساوي.
يرجى ملاحظة أن اللصق بزاوية واحدة أو نقطة قمع يجب ألا يستغرق أكثر من 30 ثانية. بعد التثبيت ، من الضروري إزالة بقايا الغراء.
إجراءات تصنيع مجمعات الطاقة الشمسية
بعد تحضير الأنبوب العلوي وإرفاق الأنابيب الرأسية به ، يمكنك البدء في تحضير الزجاجات البلاستيكية. في النموذج المقدم من المجمع الشمسي ، هناك 4 أنابيب رأسية بطول 105 سم ، يمكن وضع 5 زجاجات بلاستيكية على طول الأنبوب. أي ، لجمع المجمع ، ستحتاج إلى 20 زجاجة بلاستيكية متطابقة.
من كل زجاجة تحتاج إلى إزالة القاع. للقيام بذلك ، يجب إنشاء قالب بسيط من قطعة من الورق المقوى بطول 30 سم ملفوفة في أنبوب. باستخدام قالب وسكين القرطاسية ، قم بإزالة الجزء السفلي على الزجاجات. بعد تحضير الزجاجات ، يمكنك البدء في تصنيع ممتص يمتص الطاقة الشمسية.
إن استخدام قالب كرتون بسيط يجعل من الممكن قطع الزجاجات بنفس الحجم والحصول عليها بسرعة
في دور جهاز امتصاص ، نستخدم أكياس رباعيات مستخدمة من العصير أو الحليب. يجب قطعها وغسلها وتجفيفها بالكامل. لتحسين قدرتها الاستيعابية يجب تطبيق طلاء أسود غير لامع. أسهل طريقة للقيام بذلك هي عن طريق رش الطلاء.
يجعل التسلسل المتسلسل للزجاجات البلاستيكية من السهل وضع عبوات رباعية مطوية فيها
بعد تحضير الزجاجات وعلب الورق ، يمكنك البدء في تجميع الجهاز الشمسي. أولاً ، في الأنبوب العمودي ، تحتاج إلى ربط زجاجة بلاستيكية برقبتها إلى الأمام وإدخال ربطة عنق فيها. وبالمثل ، يتم تعليق جميع الزجاجات على أنابيب رأسية ، والتي يجب بعد ذلك توصيلها بقمم وزوايا الأنبوب السفلي ، على غرار الجزء العلوي.
لإضفاء الصلابة على المجمع الشمسي المصنوع ، من الضروري تقديم الدعم له.
يوفر الدرع الخشبي التقليدي صلابة هيكلية ويسهل نقل المجمع الشمسي إلى مكان استخدامه
من الممكن ، كما في الحالة الأولى ، وضع المجمع في صندوق خشبي ، ولكن لم يعد من الضروري عزله. نظرًا لأن كل زجاجة من الزجاجات البلاستيكية هي نوع من الخزانات الصغيرة المعزولة ، والتي تقوم بالتسخين من الداخل ، تنقل الحرارة إلى المياه المتداولة عبر الأنابيب.
ميزات التنسيب والاتصال
للحصول على أقصى امتصاص ممكن لضوء الشمس ، يجب أن يتم توجيه المجمع في اتجاه الجنوب. زاوية صغيرة من الميل 10-15 درجة كافية للمجمع للعمل بشكل فعال في أي مكان من الشمس تقريبًا.
يجب توصيل الجزء السفلي من الأنبوب بالجزء السفلي من خزان التخزين ، والجزء العلوي تقريبًا بالجزء المركزي. يتدفق الماء البارد من خزان البوليمر من خلال الأنبوب السفلي إلى المجمع ، حيث يسخن ويرتفع من خلال الأنبوب العلوي إلى الخزان.
وبالتالي ، سيتم تنفيذ الدورة الطبيعية للمياه من خلال نظام مؤقت. لضمان كثافة عالية لدورة المياه ، يجب وضع الخزان فوق المجمع الشمسي مباشرة على مسافة 0.3 متر منه على الأقل.
إذا تم توصيل المجمع الشمسي بخزان التخزين بشكل صحيح ، فيتم ضمان دوران المياه الطبيعية.
وتجدر الإشارة إلى أنه عندما يدخل الماء البارد الخزان من نظام إمدادات المياه ، فإنه يتم مزجه بنشاط ، مما يقلل من كفاءة المجمع. يمكن تجنب ذلك عن طريق تجهيز الدخول في الخزان بعلبة تروس مضطربة ، وهي عبارة عن أنبوب مسدود بثقوب متعددة.
تتدفق المياه بسلاسة عبر علبة التروس ، مما يسمح للماء البارد بالبقاء في الطبقات السفلية ، حيث يتم سحبها إلى المجمع الشمسي.
يساعد استخدام علبة التروس المضطربة على تجنب خلط الماء البارد والدافئ في خزان التخزين.
من الواضح أن جامع الطاقة الشمسية يوفر تسخين المياه فقط في النهار في الطقس المشمس. لذلك ، من المهم الحفاظ على الماء الساخن للاستخدام خلال النهار والمساء. للقيام بذلك ، من الضروري تدفئة سعة التخزين.
الفيديو 1. لذلك ظهرت أول أنظمة حلزونية من الزجاجات البلاستيكية:
فيديو 2. جهاز مجاني تقريبا لتسخين المياه أثناء العمل:
يعتبر تجميع الطاقة الشمسية البلاستيكية البلاستيكية للمشروبات حلاً رخيصًا لإنتاج الماء الساخن. ومع ذلك ، في حالة الطقس العاصف المطول ، خاصة في الربيع والخريف ، فمن المستحسن تثبيت سخان في خزان التخزين. في هذه الحالة ، سيصبح المجمع الشمسي جزءًا من نظام كامل ، والذي ، في ظل ظروف مواتية ، سيوفر المال.
أخبرنا عن تجربتك في بناء نظام شمسي محلي الصنع من الزجاجات البلاستيكية. من الممكن أن تحتوي ترسانتك على معلومات وخيارات تصميم قد تكون مفيدة لزوار الموقع. يرجى كتابة التعليقات في نموذج الحظر أدناه ، وطرح الأسئلة ، ومشاركة الصور والمعلومات المفيدة.