Sådan bygger du en solfanger til opvarmning: trin-for-trin guide

Stigningen i priserne på traditionelle energikilder får ejere af private huse til at søge alternative muligheder for boligopvarmning og vandopvarmning. Enig, den økonomiske side af sagen spiller en ikke ubetydelig rolle ved valg af varmesystem.

En af de mest lovende måder at energiforsyne på – er omdannelse af solstråling. Til dette anvendes solvarmesystemer. Ved at forstå princippet for deres opbygning og funktionsmekanisme, er det ikke svært at lave en solfanger til opvarmning selv.

Vi fortæller dig om solvarmesystemernes konstruktionsmæssige træk, foreslår et simpelt monteringsskema og beskriver materialer, der kan anvendes. Arbejdstrinnene ledsages af illustrative fotos, materialet kompletteres med videoklip om skabelsen og ibrugtagningen af den hjemmelavede solfanger.

Funktionsprincip og konstruktionsmæssige træk

Moderne solvarmesystemer – er en af typerne af alternative energikilder til at skaffe varme. De anvendes som supplerende opvarmningsudstyr, der omdanner solstråling til nyttig energi for husets ejere.

De er kun i stand til at sikre fuld varmt vandforsyning og opvarmning i den kolde årstid i de sydlige regioner. Og kun hvis de dækker et tilstrækkeligt stort areal og er installeret på åbne, ikke skyggede af træer, områder.

På trods af det store antal varianter er funktionsprincippet det samme. Ethvert solvarmesystem er et kredsløb med en rækkefølge af apparater, både der leverer termisk energi og overfører den til forbrugeren.

De primære arbejdselementer er solpaneler med fotoceller eller solfangere. Teknologien til montering af en solgenerator på fotoplader er noget mere kompliceret end for en rørformet solfanger.

I denne artikel ser vi på den anden mulighed – et solfangerbaseret solvarmesystem.

Solfangerne fungerer stadig kun som supplerende energikilder. Det er farligt at skifte husets opvarmning helt over til solsystemet, fordi det er umuligt at forudsige det præcise antal solskinsdage.

Fangerne består af et system af rør, der er forbundet i serie med udløbs- og indløbsledningen eller lagt som en spiral. Der cirkulerer procesvand, luftstrøm eller en blanding af vand og en frostvæske i rørene.

Cirkulationen fremmes af fysiske fænomener: fordampning, ændringer i tryk og tæthed ved overgang fra en tilstandsform til en anden osv.

Princippet for solfangere er baseret på indsamling og lagring af solenergi, som overføres til varmebæreren (+)

Opsamling og lagring af solenergi sker ved hjælp af absorbatorer. Det kan være en kontinuerlig metalplade med en sort overflade eller et system af separate plader forbundet til rørene.

Til fremstilling af den øverste del af huset, låget, anvendes materialer med høj evne til at transmittere lys. Det kan være akrylglas, lignende polymermaterialer, hærdet glas af traditionelle typer.

For at undgå energitab fra bagsiden af enheden lægges der isolering i kassen.

Det skal siges, at polymermaterialer tåler ultraviolet stråling dårligt. Alle typer plast har en ret høj termisk udvidelseskoefficient, hvilket ofte fører til utætheder i huset. Derfor bør brugen af sådanne materialer til fremstilling af solfangerhuset begrænses.

Vand som varmebærer kan kun anvendes i systemer, der er beregnet til at levere ekstra varme i efterår/forår. Hvis solsystemet skal bruges året rundt, skiftes procesvandet til en blanding med frostvæske inden den første kulde.

I luftbaserede solsystemer anvendes luft som varmebærer. Kanalerne til luftbevægelsen kan laves af almindelig bølgeplade (+).

Hvis en solfanger installeres til opvarmning af en lille bygning uden tilknytning til husets eget varmesystem eller til centralvarmenet, konstrueres et simpelt enkeltkredsløb med en varmeenhed i begyndelsen.

Cirkulationspumper og varmeenheder medtages ikke i kæden. Skemaet er ekstremt enkelt, men det kan kun fungere i solrige somre.

Når man tilslutter en solfanger i et to-kreds teknisk anlæg, er det meget mere kompliceret, men også intervallet af anvendelige dage væsentligt forøget. Solfangeren behandler kun én kreds. Hovedbelastningen pålægges den primære varmeenhed, der kører på elektricitet eller enhver form for brændsel.

Til fremstilling af en solfanger kan du bruge et færdigt diagram, eller du kan bygge din egen pilotmodel og afprøve den i praksis (+)

På trods af at soludstyrets ydeevne er direkte afhængig af antallet af solrige dage, er de efterspurgte, og efterspørgslen efter solapparater stiger støt. De er populære blandt hobbyfolk, der stræber efter at kanalisere alle former for naturlig energi i en nyttig retning.

Klassificering efter temperaturkriterier

Der findes et ret stort antal kriterier, som forskellige solsystemkonstruktioner klassificeres efter. Men for apparater, som man kan lave selv og bruge til varmtvandsforsyning og opvarmning, vil den mest rationelle opdeling være efter typen af varmebærer.

Så systemer kan være væskebaserede og luftbaserede. Den første type er oftest anvendelig.

Derudover bruges ofte klassificering efter temperatur, som kollektorens arbejdsdele kan opvarmes til:

1. Lavtemperatur. Varianter, der kan opvarme varmebæreren op til 50°C. Anvendes til opvarmning af vand i beholdere til vanding, i badeværelser og brusere om sommeren og til at forbedre komforten på kølige forår-efterårsaftener.
2. Middeltemperatur. Giver en varmebærertemperatur på 80°C. De kan bruges til opvarmning af rum. Disse muligheder er mest egnede til private huse.
3. Højtemperatur. Temperaturen på varmebæreren i sådanne anlæg kan nå op til 200-300ºC. De bruges i industriel skala og installeres til opvarmning af produktionshaller, kommercielle bygninger osv.

I højtemperatur solvarmesystemer anvendes en ret kompliceret proces for termisk energioverførsel. Derudover optager de meget plads, hvilket de fleste af vores landlivs-entusiaster ikke har råd til.

Fremstillingsprocessen er arbejdskrævende, og implementeringen kræver specialiseret udstyr. Det er praktisk talt umuligt at lave en sådan solvarmesystemversion på egen hånd.

Det er ret svært at lave højtemperatur solpaneler med fotovoltaiske omformere derhjemme.

Selvfremstilling af solfanger

At fremstille en solfanger med egne hænder – en spændende proces, der giver mange fordele. Takket være den kan man udnytte den gratis solstråling rationelt og løse flere vigtige husholdningsopgaver. Lad os se på detaljerne ved at bygge en flad solfanger, der leverer opvarmet vand til varmesystemet.

Materialer til selvmontering

Det enkleste og mest tilgængelige materiale til selvmontering af solfangerhuset – en træklods med plade, krydsfiner, OSB-plader eller lignende. Som alternativ kan man bruge stål- eller aluminiumsprofil med tilsvarende plader. En metalhus koster lidt mere.

Materialerne skal opfylde de krav, der stilles til konstruktioner, der bruges udendørs. Solfangerens levetid varierer fra 20 til 30 år.

Det betyder, at materialerne skal have et bestemt sæt driftsegenskaber, som gør det muligt at bruge konstruktionen i hele perioden.

Det billigste og enkleste materialevalg til fremstilling af huset – brug af tømmer og spånplader

Hvis huset laves af træ, kan materialets holdbarhed sikres ved imprægnering med vand-polymeremulsioner og maling.

Hovedprincippet, der bør følges ved design og montering af solfangeren, er tilgængeligheden af materialer med hensyn til pris og mulighed for at købe. Det vil sige, at de enten kan findes i fri handel eller fremstilles selv af tilgængelige hverdagsmaterialer.

Nuancer ved varmeisolering

For at forhindre varmetab monteres isoleringsmateriale i bunden af kassen. Det kan være flamingo eller mineraluld. Den moderne industri producerer et ret bredt sortiment af isoleringsmaterialer.

Til isolering af kassen kan man bruge foliebeklædte isoleringsvarianter. På den måde kan man både opnå varmeisolering og reflektion af solstråler fra folieoverfladen.

Hvis der anvendes en hård plade af flamingo eller polystyren som isoleringsmateriale, kan man skære riller til at lægge spolen eller rørsystemet i. Normalt lægges kollektorens absorber oven på isoleringen og fastgøres godt til bunden af kabinettet med en metode, der afhænger af det materiale, der er brugt til at fremstille kabinettet.

Isoleringen tjener til at reducere varmetab gennem kabinettets bund. Det er ikke hensigtsmæssigt at fremstille en enhed i et metalkabinet uden isolering (+)

Varmemodtager for solfangeren

Dette er det absorberende element. Det består af et rørsystem, hvor varmebæreren opvarmes, og dele, der oftest er lavet af kobberplade. Det optimale materiale til fremstilling af varmeoptageren anses for at være kobberrør.

Gør-det-selv-folk har opfundet en billigere variant – spiralvarmeveksler af polypropylenrør.

En interessant budgetløsning – absorber til solvarmesystem af fleksibelt polymerrør. Til tilslutning til ind- og udløbsenheder anvendes passende fittings. Valget af materialer, der kan bruges til at fremstille en varmeveksler til solfanger, er ret bredt. Det kan være en varmeveksler fra et gammelt køleskab, polyethylenvandrør, stålpanelradiatorer osv.

En vigtig effektivitetskriterium er varmeledningsevnen af det materiale, som varmeveksleren er lavet af.

Til gør-det-selv-fremstilling er kobber det optimale valg. Det har en varmeledningsevne på 394 W/m². For aluminium varierer denne parameter fra 202 til 236 W/m².

Kobberrør anses for at være det mest optimale valg til fremstilling af varmeoptager på grund af deres termiske egenskaber og slidstyrke

Den store forskel i varmeledningsevne mellem kobber- og polypropylenrør betyder dog ikke, at varmeveksleren med kobberrør vil levere hundredvis af gange større mængder varmt vand.

Under ensartede forhold vil en varmeveksler af kobberrør være 20 % mere effektiv end metal-plast-varianter. Så varmevekslere lavet af polymerrør har ret til at eksistere. Desuden er sådanne muligheder meget billigere.

Uanset rørmateriale skal alle samlinger, både svejsede og gevind, være tætte. Rør kan placeres både parallelt med hinanden eller som en spiral.

Spiraltypen reducerer antallet af samlinger – dette mindsker risikoen for lækager og sikrer en mere jævn strøm af varmemediet.

Toppen af boksen, hvor varmeveksleren er placeret, lukkes med glas. Alternativt kan moderne materialer som akryl eller massiv polycarbonat anvendes. Det lysgennemsigtige materiale kan være ikke glat, men riflet eller mat.

I den klassiske version lukkes boksen med solfangeren med hærdet glas, plexiglas, polycarbonat eller lignende. Folkelige håndværkere har tilpasset sig at bruge polyetylen i stedet for glas.

Sådan behandling reducerer materialets reflektionsevne. Derudover skal dette materiale kunne modstå betydelige mekaniske belastninger.

I industrielle modeller af sådanne solsystemer anvendes specielt solarglas. Dette glas har et lavt jernindhold, hvilket sikrer mindre varmetab.

Akkumuleringstank eller forkammer

Som oplagstank kan enhver beholder med en volumen på 20 til 40 liter anvendes. En række mindre reservoirer forbundet i serie kan også bruges. Det anbefales at isolere oplagstanken, da vand opvarmet af solen i en uisoleret beholder hurtigt mister termisk energi.

I princippet skal varmemediet i et solvarmesystem cirkulere uden akkumulering, da den termiske energi, der opnås, skal bruges i opsamlingsperioden. Oplagstanken fungerer mere som en vandfordeler og et forkammer, der opretholder trykstabilitet i systemet.

Oplagstanken i solsystemer fungerer som vandfordeler og trykregulerende reservoir (+)

Montagetrin for solvarmesystem

Efter fremstilling af solfangeren og forberedelse af alle systemets strukturelle komponenter kan man begynde den faktiske montering.

En af mulighederne for at lave en spiral af polypropylenrør med fittings og t-stykker hjælper med hurtigt at samle en solfanger (+)

Arbejdet begynder med installation af forkammeret, som normalt placeres på det højest mulige sted: på loftet, et fritstående tårn, en viadukt osv.

Ved installation skal man huske, at efter at systemet er fyldt med flydende varmebærer, vil denne del af konstruktionen have en imponerende vægt. Derfor bør man sikre sig, at loftet er solidt eller forstærke det.

Efter installation af beholderen går man i gang med at installere solfangeren. Dette konstruktionselement placeres på sydsiden. Hældningsvinklen i forhold til horisontlinjen skal være mellem 35 og 45 grader.

Efter installation af alle elementer forbindes de med rør til ét hydraulisk system. Tætheden af det hydrauliske system er en vigtig faktor, som solfangerens effektive drift afhænger af.

Ifølge samlingsskemaet for solvarmeanlægget til vandforsyning til et sommerbruser kan man bygge en konstruktion til at opvarme vand til vanding eller skabe behagelige forhold på kølige aftener (+)

Til at forbinde konstruktionselementerne i ét hydraulisk system bruges rør med diameter på en tomme og en halv tomme. Den mindre diameter bruges til trykdelen af systemet.

Med trykdelen af systemet menes vandindløbet til forkammeret og udløbet af opvarmet varmebærer til varme- og varmtvandssystemet. Resten monteres med rør af større diameter.

For at forhindre varmetab skal rørene isoleres omhyggeligt. Til dette formål kan man bruge flamingo, basaltuld eller foliebeklædte varianter af moderne isoleringsmaterialer. Opsamlingsbeholderen og forkammeret skal også isoleres.

Den enkleste og mest tilgængelige mulighed for varmeisolering af opsamlingsbeholderen er at bygge en kasse af krydsfiner eller brædder omkring den. Rummet mellem kassen og beholderen skal fyldes med isoleringsmateriale. Det kan være slaggeuld, en blanding af halm og ler, tørt savsmuld osv.

Solvarmeanlægget installeres så solfangerne placeres på den mest solbeskinnede side af huset eller grunden (+)

Test før ibrugtagning

Efter montering af alle systemelementer og isolering af dele af konstruktionerne kan man begynde at fylde systemet med flydende varmebærer. Den første påfyldning af systemet skal foretages gennem rørstudsen i bunden af solfangeren.

Altså, påfyldningen sker fra bunden til toppen. Takket være sådanne handlinger kan man undgå sandsynlig dannelse af luftlommer.

Vand eller en anden flydende varmebærer strømmer ind i forkammeret. Påfyldningsprocessen af systemet afsluttes, når vandet begynder at løbe fra forkammerets drænrør.

Ved hjælp af en svømmeventil kan man justere det optimale væskeniveau i forkammeret. Efter påfyldning af systemet med varmebærer begynder det at opvarmes i solfangeren.

Temperaturstigningsprocessen sker selv i overskyet vejr. Den opvarmede varmebærer begynder at stige op til den øverste del af lagertanken. Den naturlige cirkulationsproces fortsætter, indtil temperaturen af varmebæreren, der strømmer ind i radiatoren, er lig med temperaturen af varmebæreren, der kommer ud af solfangeren.

Ved vandforbrug i det hydrauliske system vil svømmeventilen i forkammeret aktiveres. Derved opretholdes et konstant niveau. Samtidig vil det kolde vand, der strømmer ind i systemet, befinde sig i den nederste del af lagertanken. Blandingsprocessen af koldt og varmt vand finder stort set ikke sted.

I det hydrauliske system skal der installeres en spærreventil, som vil forhindre tilbageløb af varmebærer fra solfangeren til lagertanken. Dette sker, når omgivelsestemperaturen falder lavere end varmebærerens temperatur.

Sådan en spærreventil bruges normalt om natten og om aftenen.

Tilslutningen til varmtvandsforbrugsstederne sker ved hjælp af standardblandingsbatterier. Almindelige enkeltgrebshaner bør helst ikke bruges. I solrigt vejr kan vandtemperaturen nå op på 80°C – det er ubehageligt at bruge sådan vand direkte. Således vil blandingsbatterier muliggøre betydelige besparelser på varmt vand.

Ydeevnen af en sådan solvandvarmer kan øges ved at tilføje ekstra solfangersektioner. Konstruktionen tillader installation af fra to til et ubegrænset antal.

Ydeevnen af solvarmesystemet øges ved at installere et større antal solfangere

Grundlaget for en sådan solfanger til opvarmning og varmtvandsforsyning er princippet om drivhuseffekt og den såkaldte termossifoneffekt. Drivhuseffekten anvendes i konstruktionen af varmeelementet.

Solstrålerne passerer uhindret gennem det gennemsigtige materiale i solfangerens øverste del og omdannes til termisk energi.

Den termiske energi er i et lukket rum takket være tætheden af solfangersektionens kasse. Termossifoneffekten anvendes i det hydrauliske system, når den opvarmede varmebærer stiger opad og derved fortrænger den kolde varmebærer og tvinger den til at bevæge sig ind i opvarmningsområdet.

Takket være termosifoneffekten opstår der en stabil og kontinuerlig naturlig cirkulation af kølevæsken i systemet

Solvarmekollektorens ydeevne

Det primære kriterium, der påvirker solvarmeanlægs ydeevne, er intensiteten af solstrålingen. Mængden af potentielt nyttig solstråling, der falder på et bestemt område, kaldes insolation.

Insolationsstørrelsen varierer betydeligt på forskellige steder på kloden. Der findes specielle tabeller til at bestemme gennemsnitsværdier for denne størrelse. De viser den gennemsnitlige solinsolation for en given region.

Data om solinsolation i en bestemt region kan fås fra specielle kort og tabeller (+)

Ud over insolationsstørrelsen påvirker varmevekslerens areal og materiale systemets ydeevne. En anden faktor, der påvirker systemets ydeevne, er lagertankens volumen. Den optimale tankkapacitet beregnes ud fra solfangerens adsorbentareal.

Ved en flad solfanger er det det samlede areal af rørene i solfangerboksen. Denne værdi svarer i gennemsnit til 75 liter tankvolumen pr. kvadratmeter rørareal. Lagertanken fungerer som en slags termisk akkumulator.

Priser på fabriksfremstillede apparater

Størstedelen af de finansielle omkostninger ved at opføre et sådant system går til fremstilling af solfangerne. Det er ikke overraskende, da selv i industrielle solvarmeanlæg udgør dette konstruktionselement omkring 60% af prisen. De finansielle omkostninger afhænger af valget af materiale.

Det skal bemærkes, at et sådant system ikke kan opvarme et rum; det hjælper kun med at spare omkostninger ved at opvarme vandet i varmesystemet. I betragtning af de ret store energiomkostninger, der bruges til opvarmning af vand, reducerer en solfanger, der er integreret i varmesystemet, sådanne omkostninger betydeligt.

En solfanger integreres ganske enkelt i varme- og varmtvandssystemet (+)

Til fremstillingen anvendes ret simple og tilgængelige materialer. Desuden er en sådan konstruktion fuldstændig energiuafhængig og kræver ikke teknisk vedligeholdelse. Vedligeholdelse af systemet består i periodisk inspektion og rengøring af solfangerens glas.

Yderligere information om organisering af solvarme i huset findes i denne artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Fremstillingsprocessen for en grundlæggende solfanger:

Sådan samler og tager du et solvarmesystem i brug:

Det er klart, at en hjemmelavet solfanger ikke kan konkurrere med industrielle modeller. Med materialer, du har ved hånden, er det ret svært at opnå den høje virkningsgrad, som industrielle eksemplarer har. Men de økonomiske omkostninger vil være meget lavere sammenlignet med at købe færdige anlæg.

Ikke desto mindre vil et hjemmelavet solvarmesystem øge komfortniveauet betydeligt og reducere udgifterne til energi, der produceres af traditionelle kilder.

Har du erfaring med at bygge en solfanger? Eller har du spørgsmål til det beskrevne materiale? Del gerne dine erfaringer med vores læsere. Du kan skrive en kommentar i formularen nedenfor.