У найпростішому випадку повітряний сонячний колектор - це дві пластини, між якими влаштований лабіринт, по якому проходить повітря.
Зовнішня пластина має отвори (перфорацію) в які проходить холодне повітря. Проходячи по лабіринту, він нагрівається і потім через отвір в стіні будинку потрапляє всередину. Працювати система може з використанням вентилятора (примусова циркуляція) або без нього. Все залежить від конфігурації.
Встановлюється такий сонячний нагрівач повітря частіше на південній стіні (можлива природна циркуляція за рахунок висхідних потоків теплого повітря), але можна зробити і на даху (з вентилятором).
Сонячний повітряний колектор складається з декількох основних частин:
• Вся конструкція колектора поміщена в міцний і герметичний корпус, який обов'язково оснащений тепловим ізолятором. Тепло, яке потрапило всередину колектора не повинно витікати назовні.
• Головна деталь будь-якого колектора – це сонцеприймальна панель, яку ще називають поглиначем або абсорбером.
Завдання цієї панелі прийняти сонячну енергію, а потім передати її повітрю, тому вона повинна бути виготовлена з матеріалу з найбільшою теплопровідністю. Такими властивостями з доступних в побуті є мідь та алюміній, рідше сталь. Для кращої тепловіддачі нижню частину абсорбера роблять як можна більшої площі, тому можуть застосовуватися ребра, хвиляста поверхня, перфорація і інші способи.
Для кращого поглинання сонячної енергії приймальна частину абсорбера забарвлюється в темний матовий колір.
Верхня частина колектора герметично закривається прозорою ізоляцією в якості якої може застосовуватися загартоване скло або оргскло, або полікарбонатне скло.
Виготовлення корпусу колектора і його теплоізоляція.
Залежно від наявної площі розміщення колектора розраховуються його габаритні розміри. У даній роботі пропонується зробити сонячний повітряний колектор розміром 7 на 7 алюмінієвих банок 0,5 л, що за габаритними розмірами складе приблизно 1600*650 мм. Одного листа ДСП завтовшки 16 мм стандартного розміру 2440*1830 мм вистачить на виготовлення всього сонячного колектора, а товщина ДСП забезпечить необхідну міцність і жорсткість конструкції.
Для виготовлення корпусу необхідно:
Ретельно розмітити лист ДСП.
Для колектора знадобиться:
• Задня стінка розміром 1600*650 мм
• Дві бічні стінки 1600*116 мм
• Дві торцеві стінки 650*116 мм
• Дві напрямні для банок 650*116 мм
Збирання сонячного колектора:
До задньої стінки колектора прикріпити дві бічні стінки. Кріпити можна меблевими шурупами 6,3*50 мм – їх ще називають конфирматами. Тільки перед цим обов'язково треба попередньо пройтися свердлом діаметром 4 мм. Для кріплення можна використовувати і звичайні шурупи, і різні куточки. Колектор повинен мати герметичний корпус, тому доцільно промащувати скріплюються поверхні силіконовим герметиком.
До задньої стінки, а потім і до бічних кріпляться торцеві стінки. Після цього перевіряється правильність складання і розміри.
Задні і бокові стінки колектора необхідно обов'язково утеплити і для цього як не можна краще підходить екструдований пінополістирол (ЕППС). Перед тим як приклеювати утеплювач до стінок, необхідно обробити ДСП антисептичним засобом або просто пофарбувати, так як в цих місцях може конденсуватися волога.
Листи ЕППС можна приклеїти до поверхні фанери монтажною піною, акриловими «рідкими цвяхами», клеєм «Майстер», клеєм «Момент», — у будь-якому випадку він буде надійно триматися. Головне, щоб в описі клею
пінопласт був вказаний як одну з склеюваних поверхонь. Під час клеєння утеплювача треба добитися того, щоб всі стики були повністю закриті. При необхідності в подальшому вони можуть «задуватися» монтажною піною.
Після того як вся внутрішня поверхня колектора буде утеплена, її можна обклеїти відбиває теплоізоляцією, яка являє собою основу з склотканини або спіненого поліетилену і алюмінієву фольгу. Дуже часто ці матеріали мають клеючу основу, що дуже зручно, а якщо ні, то можна приклеїти на будь-який відповідний для цього складу. Стики обов'язково треба проклеїти алюмінієвим скотчем
Виготовлення абсорберів.
Для підготовки банок до монтажу слід виконати ряд операцій:
У верхній частині банки ножицями по металу робляться надрізи відверстия до країв, а потім ці «язички» заправляються всередину. Працювати слід у рукавицях, щоб уникнути порізів від гострих країв алюмінію. Направити гострі язички всередину банки і вирівняти краю отвору допоможе шматок полімерної труби, затиснутої в лещатах. Подібним чином обробляємо всі 49 банки.
Для склеювання банок краще всього скористатися високотемпературним клеєм-герметиком High Heat Mortar на основі силікатного цементу. Його застосовують для герметизації печей, камінів, димоходів. Можливо, його вогнестійкість для колектора буде надмірною, але «запас кишеню не тягне».
Для того, щоб банки під час склеювання витримували лінію, слід виготовити шаблон з двох рівних дощок, скріплених між собою під кутом в 90°. Для прилягання до поверхні банок шаблон ставлять похило і спирають на стіну.
Після того клей затвердіє, стовпчик знімають і акуратно укладають на горизонтальну поверхню. Подібним чином збирають інші стовпчики з банок.
Поки повністю висихають заготовки можна забарвити задню стінку сонячного колектора і напрямні для банок в чорний матовий колір.
Збірка повітряного сонячного колектора.
Коли вся конструкція поглинача висохне її можна акуратно підняти і помістити поверх короба так, щоб відстані зверху і знизу були однаковими. Після цього робиться розмітка положення напрямних, адже для їх монтажу в короб доведеться вирізати канавку в утеплювачі так, щоб вони щільно сіли і вперлися в фанерний лист задньої стінки. Після монтажу напрямні планки кріпляться з торців через боковини меблевими шурупами-конфирматами. Після цього всі стики зашпаровують герметиком.
Пора почати збірку батареї абсорбера. Для цього кожен стовпчик укладається у відповідну напрямну спочатку знизу, а потім зверху. Перед стикуванням банки промащуються герметиком, а потім зволоженим пальцем герметик розрівнюється. На цьому етапі треба бути особливо уважним. Збирати краще на горизонтальній поверхні. Після складання і перевірки всіх з'єднань можна акуратно стягнути дві напрямні гумовим джгутом і залишити висихати.
Для входу і виходу повітря відразу треба передбачити отвори, які краще всього зробити в боковій стінці. Краще для цього скористатися готовими рішеннями в системі пластикових вентиляційних каналів, а саме пластини настінні з фланцем, які можна легко вмонтувати в з стінку у місцях входу і виходу не зайнятих адсорбера. Для цього у фанерному аркуші і утеплювачі прорізається круглий отвір за розмірами пластини, а потім вона кріпиться до стінки на шурупи через шар герметика.
Після висихання фарби самий час змонтувати переднє скло. Для цих цілей краще всього підійде акрилове оргскло або полікарбонатне скло. Спочатку чист стекла прикладається до поверхні, намічаються його розміри, а після вже він вирізається. Краї відразу треба обробити наждачним папером і точно підігнати за розміром. Перед монтажем його треба ретельно очистити, особливо нижню поверхню і помістити у відсік з адсорбера кілька пакетиків з силікагелем. Він запобіжить поява конденсату на внутрішній поверхні скла.
Перед тим потрібно кріпити скло, треба все що примикають до нього частини: периметр короби і напрямні обробити герметиком. Причому необов'язково герметик наносити на всю поверхню, досить тільки на торці фанерних листів. Кріпити краще всього шурупами з прес-шайбою, попередньо висвердливши перед цим отвори. Бажано ще й прикрити кромку скла спеціальним кутовим меблевим профілем.
Після висихання фарби самий час змонтувати переднє скло. Для цих цілей краще всього підійде акрилове оргскло або полікарбонатне скло. Спочатку чист стекла прикладається до поверхні, намічаються його розміри, а після вже він вирізається. Краї відразу треба обробити наждачним папером і точно підігнати за розміром. Перед монтажем його треба ретельно очистити, особливо нижню поверхню і помістити у відсік з адсорбера кілька пакетиків з силікагелем. Він запобіжить поява конденсату на внутрішній поверхні скла.
Застосування вентилятора практика показує, що вказана конструкція колектора ефективна і вигідна. Різниця температур зовнішньо повітря на виході з колектора може досягати 35 °C.