Цей феномен можна дуже просто пояснити: закордонні колектори за ціною 3-4 тис євро розраховані на небідних європейців. Тих кілька тисяч євро за колектор становлять одну місячну зарплатню і не дуже відчутні для бюджету родини. Тому шкода говорити про масове використання таких колекторів в Україні.

Але у всьому світі поширюються сучасні недорогі колектори, ефективність яких майже не відрізняється від виробничих. Вони розробляються у різних країнах висококваліфікованими інженерами. Тому їхня ціна та час окупності мінімальні. Другою визначальною рисою є спрощені технології їхнього виготовлення на простому обладнанні. Безпосередньо від складальника колектора необхідна акуратність у роботі. Точні та високотехнологічні операції відсутні.

У даній статті зроблена спроба дослідити характеристики сонячного саморобного сітчастого колектора за допомогою простого обладнання. Хоча за відсутності точних інструментів (анемометра, реєстратора сонячного випромінювання, тепловізора) можна дати лише приблизну оцінку роботи колектора.

Конструкція та виготовлення колектора, основні етапи

Повітряний сонячний колектор складається із дерев’яної рами з фанерним днищем. У днищі просвердлено два нижні круглі отвори для забору повітря, а вгорі - два прямокутні отвори для відводу гарячого повітря з колектора (рис. 1). Знизу днище вистелено ізоляційним матеріалом з тепловідображувальними властивостями (рис. 2, 3). Абсорбером колектора є чорна металева сітка, яка й накопичує тепло. Холодне повітря подається через два вентилятори, вмонтовані у круглі отвори внизу днища (рис. 2). Повітря, рухаючись, вдаряється у дефлектор (рис.5-7), який і формує повітряний потік, спрямовуючи його вздовж сітки.

Після монтажу абсорбера (рис. 4, 5, 8) до колектора кріпиться прозорий лист полікарбонату. Потім готовий виріб кріплять до стіни будівлі.

Випробування колектора

Випробування колектора відбулося 30 грудня 2012 р у ясну сонячну погоду. Температура повітря надворі становила -6°С.

Кількість сонячних годин у місці проведення випробувань (с. Берлин, Бродівського р-ну, Львівської обл.) сягає семи, а кут нахилу Сонця над горизонтом у полудень – 16,7° (табл.1). Це найменша кількість сонячних годин у році та найнижчий кут нахилу Сонця над горизонтом. Тому проведення випробувань у грудні має неабияке значення з точки зору аналізу можливостей колектора при мінімальній кількості сонячної енергії.

У табл.2 подані усереднені значення сонячної енергії, яка потрапляє на 1 м² вертикальної поверхні впродовж грудневого дня (1,38 кВт • год). Сонячних годин у грудні не так багато, до того ж не кожен день є сонячним. Тобто середньостатистична теплова енергія, яка падає на 1 м² вертикальної стіни будинку у грудні, становить 1,38 • 31 = 42,78 кВт • год. Звичайно, оптимальним є кут нахилу 65° (1,47 кВт • год), але на стіну колектор повісити простіше.

Сама процедура випробування виглядала таким чином: повітря через два вентилятори подавалося у нижню частину колектора, нагрівалося Сонцем і абсорбером та поверталося у приміщення. На рис. 11 зображені початкова та кінцева криві вихідної енергії колектора, виміряні з 5-ти хвилинним інтервалом.

На рис.12 зображена температурна крива, отримана в часовому інтервалі 9:36 – 12:48 год.

ВИСНОВКИ

1. Максимальна температура на колекторі у полудень становила +32,5°С. Це означає, що режим роботи вентиляторів було обрано правильно. При вищій температурі ефективність колектора могла б зменшитись.
2. Застосування двох вентиляторів замість одного вирівняло повітряний потік і можливо, призвело до підвищення ефективності колектора.
3. Трапецієвидна поверхня дефлектора забезпечила напрямок повітряного потоку вздовж сітки абсорбера.
4. Сумарна вихідна теплова енергія колектора впродовж цілого сонячного дня становила 6 кВт • год.
5. Проведені дослідження є неповними. Наступного дня максимальна температура на виході колектора становила 35°С, а через день - 28°С.
6. Швидкість повітряного потоку приймали згідно паспортних даних (95-105) м³/год, а не вимірювали анемометром. Тому прискоренням підігрітого повітряного потоку і його зменшенням за рахунок місцевих опорів було знехтувано.
7. Згідно з нашими припущеннями, ефективність колектора становить не менше 50%. Для визначення справжньої ефективності колектора заплановано проведення місячного циклу вимірювань з використанням мікропроцесорної системи з цифровими датчиками температури.
8. Температура приміщення зростала досить повільно. Це пов’язано з тим, що до експерименту приміщення було досить холодним (+12°С). Тому у процесі випробувань стіни, підлога та стеля активно засвоювали тепло з повітря.

Юрій ДУДИКЕВИЧ
тел.: (097) 246-23-56
e-mail: jurijdudykevych@ukr.net