私たちは自分の手でソーラーコレクターを作ります（23枚の写真）
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太陽は地球上で最も強力なエネルギー源です。毎秒 80 千億キロワット以上を私たちに送っています。これは、世界中のすべての発電所が発電する量の数千倍です。人々は常に、太陽エネルギーを自分たちのニーズに適用する方法を見つけようとしてきました。中世の初期にはすでにレンズを使って火を起こす方法を知っていましたが、今日では、屋根に取り付けられた黒く塗られた容器が水を加熱し、村や夏の別荘で夏のシャワーとして機能します。ちなみに、これは最も単純なソーラーコレクターです。これは、水を加熱したり暖房したりするために太陽エネルギーを使用できるシンプルで独創的なデバイスです。設計が少し改善されれば、すべての家庭のニーズと家の暖房に十分なお湯が得られます。これを行うには、ソーラーコレクターの原理を理解する必要があります。
ソーラーコレクターはどのように機能しますか?
これらのデバイスの動作原理は、放射太陽エネルギーの熱への変換に基づいています。
- 太陽光線は、細いチューブを通ってコレクター内を循環する冷却剤を加熱します。
- 加熱されたクーラント（水または不凍液）が貯蔵タンクに入ります。
- タンクで、彼は家庭用の水を加熱します。
- 冷却されたクーラントはコレクターに戻ります。
ソーラーコレクターの動作原理は、自動車の冷却システムと比較できます。余分な熱は、稼働中のエンジンからラジエーターを介して除去され、車内の暖房に費やされます。しかし、車にとってまずエンジンから熱を取り除くことが重要な場合は、ソーラーコレクターを取り付けるときに、それを効果的に節約する必要があります。
ソーラーコレクターを使用する利点と欠点
世界の科学者は、太陽から受け取るエネルギーの割合が増加するだけであることに同意しており、次の事実が引用されています。
- 太陽は無尽蔵で自由なエネルギー源です。
- 太陽エネルギーの使用は環境汚染につながらず、温室効果の増加にも寄与しません。
- 太陽エネルギーはどこでも使用でき、輸送を必要としません。
- 現代の科学的発展により、受け取ったエネルギーを効率的に蓄積することができます。
- ソーラーコレクターは最小限のメンテナンスで済みます。
- 収集装置は比較的単純で安価です。
同時に、科学者たちは、太陽エネルギーを使用することの難しさを指摘しています。
- コレクターの効率は、日射のレベルに直接依存します。
- 機器の設置には一定の初期費用が必要です。
- 冬には、熱損失が大幅に増加します。
もう1つの重大な欠点は、日中のみエネルギーを受け取ることができることです。
ソーラーコレクターの種類
上記では、デュアルサーキットコレクターの動作原理を簡単に説明しました。冷却剤は1つの回路に沿って流れ、水は2番目の回路に沿って流れます。このデバイスは単回路にすることができます。その中で、後で消費される水だけが熱媒体として機能します。 1 回路のコレクターは、水が凍結してチューブが破裂するため、冬に使用するのには適していません。
コレクターをシングル回路とデュアル回路に分割することに加えて、他の一般的に受け入れられている分類があります。したがって、ソーラーコレクターは、次の作業の原則に従って分割されます。
- 平らな;
- 真空;
- 空気;
- ハブ。
それらの構造と作用原理をより詳細に検討してください。
フラットソーラーコレクター
この単純なデバイスは、次の層を持つサンドイッチに似ています。
- ファスナー付きアルミフレーム。
- 断熱;
- 吸収性表面吸収剤;
- 銅管;
- 保護ガラス。
吸収板は黒く塗装されており、太陽放射を最大限に吸収し、構造全体を覆う特殊な強化ガラスがエネルギー損失を最小限に抑え、温室効果を生み出し、吸収層を加熱します。
フラットソーラーコレクターは、設計がシンプルで信頼性がありますが、効率が低くなります。
真空ソーラーコレクター
真空管ベースのソーラーコレクターは、動作原理が異なります。
真空コレクターは、フラットタイプのコレクターとは異なり、密閉されたチューブとヒートコレクターによって熱が蓄えられます。特殊なコーティングを施したチューブのガラス表面は、太陽エネルギーを効果的に吸収し、チューブ内の冷却剤を加熱します。真空は断熱材として働き、熱損失を防ぎます。循環液は集熱器を通って貯湯タンクに入り、水を加熱してから真空管システムに戻ります。
真空要素により、このタイプのコレクターでは、フラットな対応物と比較してより高い効率を実現できます。
空気ソーラーコレクター
このタイプのコレクターは、空気の熱容量が低いため、効率が高くありません。ただし、冬は空気が凍らないため、一年中使用できます。
エアマニホールドの設計はよりシンプルで信頼性が高くなります。空気式コレクターは、住宅の建物だけでなく、工業施設、野菜店、倉庫、ガレージ、地下室の暖房にも使用できます。
エアコレクターのデバイスと動作原理は、フラットなアナログとほとんど変わりません。冷却剤が循環する銅管のシステムが、受熱パネルをフィンに置き換えます。
パネル デバイスは、気泡ポリカーボネートに似ています。パネルの端の間を空気が通過し、その過程で加熱されます。加熱された空気が部屋に供給され、熱を放出してコレクターに戻ります。パネルは、熱伝導率の高い素材（銅、アルミニウム、スチール）でできています。
霜が降りる冬のロシアの気候帯の条件では、エアコレクターは家を完全に加熱しませんが、追加の自由熱源として、暖房費を大幅に節約できます。
自分の手でソーラーコレクターを作る方法は？
ソーラーコレクターの容量はその面積に直接依存しますが、面積が増えると取得コストも増加します。場合によっては、即席の材料からソーラーコレクターを自分で作る方がはるかに有益です.その効果は比較的小さいですが、材料への支出は家計に影響しません。熱損失を防ぐことができれば、自家製の構造は非常に迅速に成果を上げます。自宅で空気または平面のソーラーコレクターを作る最も簡単な方法。
まず、インストールする場所を決定する必要があります。
- パネルは、最大限の日射を提供するために、特定の角度で厳密に南に向ける必要があります。一定期間の太陽の位置の高さに着目して、パネルの傾斜角度を変えることができれば、装置の効率は高くなります。したがって、冬には傾斜角度を最大にし、夏にはパネルをより低い角度にする必要があります。
- 熱損失を減らすために、暖房される部屋のできるだけ近くにコレクター パネルを設置する必要があります。家の屋根の南斜面またはペディメントにコレクターを効果的に設置します。これにより、熱損失が最小限に抑えられますが、屋根に追加の穴をあける必要があります。
- フェンス、木、またはその他の建物からの影が、コレクターの設置場所として選択された場所に落ちないようにしてください。
冬は太陽が地平線から低い位置にあるため、影が長くなることに注意してください。
最適な場所を選択したら、ヒートシンクとして機能する材料を決定する必要があります。自家製のエアコレクターには、飲み物用のアルミ缶が適しています。利便性は明らかです - アルミニウムは熱伝導率が高く、切断が容易で、缶は標準サイズで結合されています。
必要な数の缶を集めたら、徹底的に洗浄し、乾燥させ、首と底に穴を開け、接着剤で接着し、黒く塗装する必要があります。
長さと幅の缶の数は、パネルのサイズと一致する必要があります。缶のバッテリーをパネルに配置した後、空気を供給および排出するためのチャネルを整理する必要があります。これを行うには、換気の設置用に販売されている既製のパイプを使用できます。システムの組み立て中に、パネルの背面と上部ガラスを断熱する必要があります。ポリカーボネイトで代用できます。
完成したコレクターは、部屋の換気システムに接続するか、自律したままにすることができます。効率を高めるために、ファンが接続されています。このようなコレクターの入口と出口の温度差は、35度に達することがあります。
空気に加えて、水加熱も手配できます。鋳鉄またはアルミニウム電池、PND パイプまたはホースはヒートシンクとして機能します。コレクターが計画している場合
一年中使用する場合、システムは二重回路であり、冷却剤として不凍液またはその他の冷却剤を注ぐ必要があります。
自宅またはソーラーコレクターのコテージにあるデバイスは、暖房費を大幅に削減し、お湯のニーズを完全に満たすことができます。
