Budowa kolektora słonecznego powietrzno-wodnego (hybrydowego), część 1

W końcu udało mi się znaleźć trochę czasu i samozaparcia, by powalczyć z programem Pinnacle Studio 16. Uporałem się więc ze zmontowaniem filmu z warsztatów, które prowadziłem 2 tygodnie temu w warszawskim Mieszadle. W trakcie warsztatów budowaliśmy hybrydowy kolektor słoneczny — czyli taki, który może ogrzewać zarówno wodę, jak i powietrze.

Kolektory cieczowe wykorzystuje się do przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Kolektory powietrzne zaś — do dogrzewania pomieszczeń, choć ciepłe powietrze można użyć też np. do suszenia żywności. A ja chciałem zbudować sobie kolektor, który będzie umiał obie te rzeczy naraz. 😉

Na warsztatach zdążyliśmy zbudować tylko absorber i wymiennik ciepła, dlatego prezentowany dziś materiał to dopiero pierwsza część i nie widać tu jeszcze gotowego, działającego kolektora. Na to przyjdzie czas — muszę bowiem do niego wykonać obudowę, oraz umożliwić jego podłączenie.

Zacznijmy więc od obejrzenia filmu, a dodatkowe informacje będą poniżej. Polecam włączyć wysoką rozdzielczość (ikonka koła zębatego) oraz pełny ekran (ikonka ramki w prawym dolnym rogu). Będzie lepiej widać. 😉

Podobny kolektor budowaliśmy w ubiegłym roku w Kwilnie, miał identyczną konstrukcję wymiennika ciepła — cztery miedziane rurki w układzie harfowym, polutowane ze sobą. Do nich montowany był absorber z aluminiowej blachy — tak było i tym razem.

Różnica jest w samym połączeniu absorbera i wymiennika ciepła.

W ubiegłym roku budowaliśmy kolektor wodny, którego zadaniem jest grzanie wody. Dla wygody przymocowaliśmy zatem absorber i wymiennik ciepła do kawałka płyty OSB. To ułatwiło nam mocowanie całości — wystarczyło przykręcić oba kawałki blachy do OSB, by mocno i trwale związać je w miejscu.

Tym razem nie mieliśmy tej możliwości. Bo ten kolektor ma móc grzać także powietrze. A żeby to było możliwie efektywne, dobrze jest, by blacha absorbera była opływana przez powietrze z dwóch stron. Więc zamiast użyć wkrętów lub gwoździ, musieliśmy blachy nitować — co akurat było bardzo przyjemnym doświadczeniem.

Zużycie materiałów było następujące:

  • 2 m² blachy aluminiowej, 50 PLN,
  • 8 trójników, 75 PLN,
  • 5 metrów cienkiej rurki miedzianej oraz ok. 1,5 metra rurki grubszej — ok. 90 PLN,
  • nyple i korki, 20 PLN,
  • silikon, 20 PN,
  • nity, 10 PLN.

Czyli łącznie ok. 265 PLN (plus cyna, pasta lutownicza i gaz do lutowania — ale nie jestem w stanie tego policzyć). Można było trochę efektywniej gospodarować rurkami miedzianymi oraz trójnikami (użyć dwóch kolan zamiast trójników, co wyeliminowałoby potrzebę użycia nypli oraz zmniejszyło zużycie droższej, grubszej rurki).

Więcej informacji na temat sposobów na budowę taniego kolektora słonecznego znajdziesz w mojej książce. I w innych filmach na moim kanale na YT. 😉

Komentarzy do wpisu “Budowa kolektora słonecznego powietrzno-wodnego (hybrydowego), część 1”: 14.

  1. Wild Dog says:

    W sprawach oszczędzania energii jestem nowy.
    Do tej pory w RPA były niskie ceny na energię elektryczną i nie opłacało się budować kolektorów. Przez ostatnie 3 lata cena energii podwoiła się i ma być jeszcze dużo wyższa.
    Moim zdaniem kolektor taki musi być wykonany starannie. Musimy przykładać uwagę do szczegółów.
    Przykładowo, nie używał bym silikonu na rurkach. Pomimo że oparty na krzemie, nie jest dobrym przewodnikiem ciepła. Dostępne są specialene pasty przewodzące ciepło. Dobrze więc będzie wytłoczyć w błasze kanałek, żeby rurka pasowała połową średnicy, wtedy zwiększymy powierzchnię kontaktu. Idelanym rozwiązaniem będzie użycie blachy miedzianej, wtedy można ją lutować do rurek.
    Problem jest w cenie.
    Moim zdaniem blacha nie powinna być błyszcząca, odbija to promienie słońca. Są metody na matowanie i barwienie aluminium poprzez oksydację. Ale to dodatkowe koszty.
    Ale przy takiej konstrukcji jak na filmie, nie sądzę że blacha dużo pomaga. Można dać więcej rurek.

  2. Mariusz says:

    Krzysztof świetne wideo! A suma jaka wyszła za te materiały 265 złotych, to według mnie wcale nie tak dużo. Pozdrawiam 🙂

  3. Mierniczy says:

    Ani poradniki zamieszczane na tej stronie, ani drukowany podręcznik, niestety nie pokazują dokładnie prostemu człowiekowi, jak to całe ustrojstwa wpiąć w domowy system.
    Warto pomyśleć o stosownych ilustracjach/filmikach podręcznikowych, pokazujących kilka rozwiązań (np. z wykorzystaniem starego bojlera elektrycznego).

    Odnośnie poglądu autora, że rurki mają być jak najgrubsze, jestem nieco innego zdania.
    W dni chłodniejsze energia wytwarzana przez słońce może mieć problem, aby przez odpowiednią liczbę godzin ogrzać do odpowiedniej temperatury zawartość w grubej rurce. Tymczasem więcej cienkich rurek z tą samą zawartością cieczy może już być ogrzanych należycie.
    Oczywiście przekłada się to na koszt, bo rurka 15 mm to wydatek rzędu 15-18 zł/mb, a rurka 22 mm: 22-25 zł/mb, co w przeliczeniu na pojemność kalkuluje się korzystniej (do tego w przypadku cieńszych rurek trzeba więcej materiałów na obudowę doliczyć).
    Każdy powinien sobie to według własnych możliwości i potrzeb obliczyć. Na pewno w taki dzień, jak dzisiaj, od rana do wieczora woda na kąpiel ugrzałaby się nawet w rurkach calowych. Choć pewnie w taki upalny dzień wielu szuka chłodnego, rześkiego prysznica…

  4. @Wild Dog: jak zawsze, taki kolektor jest kompromisem między wydajnością a niską ceną.

    Silikon ma być lepszy, niż powietrze — ma zapewniać kontakt tam, gdzie go może nie być, ze względu na nie do końca idealny kształt przetłoczeń na blasze. Z drugiej strony powinien też zabezpieczać przed korozją galwaniczną — w tym kolektorze, który nie będzie w szczelnej obudowie, jest to szczególnie istotne.

    @Mierniczy: rurki powinny być jak najgrubsze, a dokładniej powinny mieć jak największą średnicę, bo daje to dużą powierzchnię kontaktu między blachą a rurką, a także niskie opory przepływu. Jest to istotne zwłaszcza przy kolektorze, który ma pracować w układzie termosyfonowym.

    Różnica w wydajności pod względem opisanym przez Ciebie jest znikoma. Cóż z tego, że woda będzie mieć wysoką temperaturę, skoro będzie jej niewielka ilość? Ilość pochłoniętej energii przez kolektor zależy nie tylko od temperatury wody, ale także od jej ilości.

    Co do podłączania, niestety nie mam gdzie takiego materiału nagrać, żeby to pokazać.

  5. Mierniczy says:

    Rurka o średnicy 1,5 cm na metrze długości mieści 1,76625 litra wody. Rurka o średnicy 2,2 cm na metrze zaś pomieści 3,7994 litra wody.
    Jeśli chcę mieć podgrzane 50 litrów wody, potrzebuję odpowiednio 28,3086 metrów rurki cienkiej i 13,1600 metrów rurki grubszej.
    Woda szybciej ogrzeje się w instalacji z rurek cieńszych, ale koszt inwestycyjny, żeby uzyskać taką samą pojemność, może być dwukrotnie wyższy…
    Przy takiej pogodzie jak dziś (o godzinie 18:30 ładne słoneczko, a temperatura w cieniu 27,5* C), od rana do godzin popołudniowych woda niemal ugotuje się w obu instalacjach.
    Jeśli jednak słońce nie będzie tak paliło i co chwile zasłaniać je będzie chmurka, wówczas instalacja z cieńszymi rurkami po nagrzewaniu przez 5 godzin może dać nam wyższą temperaturę. Analogicznie do różnej długości czasu gotowania w czajniku wody (pół litra w dwie minuty, 2 litry w 7 minut).
    Jednocześnie, jeśli się nagle ochłodzi (np. przejdzie front i grad), a my zebranej energii w porę nie wykorzystamy, woda szybciej nam się schłodzi… Każdy kij ma dwa końce…

  6. @Mierniczy: nie jest prawdą to, co piszesz, że „woda szybciej ogrzeje się w instalacji z rurek cieńszych”.

    To znaczy — masz trochę racji i trochę jej nie masz.

    Mając dwie rurki o długości metra, pełne wody, to naturalnie szybciej ogrzeje się ta, która jest cieńsza. Niech różnica w ilości wody będzie dwukrotna, dla łatwiejszego rachunku — 2 litry i 4 litry na metrze. 2 litry wody ogrzeją się do żądanej temperatury 2× szybciej, niż 4 litry w grubszej rurce.

    Ale 50 litrów wody otrzymasz dokładnie po takim samym czasie.

    Więc z tego punktu widzenia nie ma znaczenia grubość rurki.

    Za to dla sprawności kolektora lepiej, by było w nim dużo wody chłodnej, niż mniej wody gorącej — bo to poprawia jego sprawność.

  7. Mierniczy says:

    Myślimy chyba o dwóch innych sytuacjach… Może teraz jasno przedstawię mój tok rozumowania:
    Na przykładzie dwóch układów, gdzie mam:
    1) Kolektor z 28 metrami rurek cienkich
    2) kolektor z 13 metrami rurek grubszych.
    W obu kolektorach jest zalane 50 litrów wody.

    Jeśli po 2 godzinach ogrzewania spuszczę wodę z obu kolektorów do dwóch 50-litrowych beczek, to woda z kolektora z rurkami cieńszymi będzie cieplejsza.

    Koszt budowy tego kolektora będzie oczywiście wyższy i zajmie to więcej czasu…
    Jednak, gdy zależy mi na tym, aby w miarę szybko ta woda mi się ugrzała i nie mam do dyspozycji innego sposobu jej dogrzania, to korzystniej jest mi zrobić rurki jak najcieńsze, a powierzchnię kolektora jak największą…

  8. @Mierniczy: tak, w takim układzie pewnie rzeczywiście będzie cieplejsza, ale nie sądzę, by różnica była duża. Ideałem byłby odbiór wody przez całą powierzchnię, co można zrobić np. z poliwęglanu komorowego.

  9. Pingback: Jaka jest opłacalność kolektora słonecznego?

  10. Darek says:

    Ogólna zasada powinna być taka, aby kolektor miał jak najmniejszą pojemność cieplną. Wynika to z prostego faktu, że szybkość przyrostu temperatury jest odwrotnie proporcjonalny do pojemności cieplnej. Jeżeli mamy do wyboru rurki w których będzie taka sama ilość cieczy, to osobiście użyłby grubych. Jednak dążać do wysokiej wydajności w pochmurne dni warto użyć mniejszej ilości cienkich rurek. Kolektor zacznie pracować dopiero po przekroczeniu pewnej temp. (u mnie 10 stopni wyższej od wody w bojlerze). Mała ilośc cienkich rurek sprawi, że szybciej się nagrzeje, pompa się włączy i odda ciepło do bojlera. Gdy cieczy jest zbyt dużo może nie osiągnąć ona odpowiedniej temp. i kolektor nie będzie pracował. Osobiście użyłem 10 mm giętkiej rury miedzianej aby niczego nie lutować. Jednak są problemy ze zdobyciem akcesoriów do tych rurek, dlatego polecam 12 mm rury. Odpływ wykonałem z 15 mm rurki.

  11. wald. says:

    Jeśli można się „podpiąć”
    Czy nie jest tak ? im wyższa różnica temperatur tym wyższa sprawność ?
    Ja chcę budować kolektor „oparty” o lustra paraboliczne.
    Technicznie jeżeli chodzi o materiały jak i samo wykonanie – projekt zrobiłem szczegółowy. Typowa drabina z rurek miedzianych (harfa jak kto woli) wzdłuż pod nimi lustra paraboliczne.
    Mam tylko mały problem , jaka powinna być powierzchnia takiego ustrojstwa do nagrzania np. 200 l wody ?
    Jest możliwość również zbudowania prostego mechanizmu „śledzenia słońca”,
    kolektor ma być zainstalowany na ziemi , w miejscu dobrze nasłonecznionym i osłoniętym od wiatru.
    I tu prośba o wszelkie uwagi krytyczne dotyczące tego rozwiązania, oraz podpowiedzi : przekroje, wymiary ewent. materiały.

  12. Pingback: Survival zawodowy, czyli jak przygotować się na utratę pracy?

  13. Rafał Biegun says:

    Witam, oczywiście, że lepsze są grubsze rurki. A wynika to z kilku prostych faktów:
    1)grubsze mają mniejsze opory przepływu czyli lepsza „grawitacja”,
    2) stosunek powierzchni przekroju do obwodu, a co za tym idzie mniejsze straty przy rurkach grubszych, 3) jak już transportować, to większą energię – co z tego że woda w cienkiej nagrzeje się szybko, skoro też szybko to odda w odbiorniku, tracąc jednak wiele po drodze męcząc się w ciasnych rurkach o dużym stosunku powierzchni do objętości. Woda w grubszej nagrzeje się mniej (mniejsze promieniowanie) za to nagrzeje się tej wody więcej. Przyjmując tą samą energię, w grubszych otrzymamy mniejsze straty. To tak pokrótce 😉 Pozdrawiam, Rafał.

  14. Rafał Biegun says:

    Ps. Kolego Wald, absolutnie nie warto tego robić 🙂

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *