Οι πιο δημοφιλείς τρόποι χρήσης της ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση του νερού είναι η δημιουργία επίπεδων ή ηλιακών συλλεκτών κενού. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμα μέθοδοι με έναν σχετικά υψηλό συντελεστή απόδοσης που βοηθούν στη χρήση της ενέργειας του ήλιου για τη θέρμανση του νερού. Αυτό το άρθρο θα εξετάσει μία από αυτές τις μεθόδους, δηλαδή τη δημιουργία ενός ηλιακού συγκεντρωτή για παροχή ζεστού νερού.
Για να δημιουργηθεί ένα σύστημα θέρμανσης νερού χρησιμοποιώντας έναν ηλιακό ανακλαστήρα, ο συγγραφέας χρειαζόταν τα ακόλουθα υλικά:
1) Παραβολικό δορυφορικό πιάτο
2) φιλμ καθρέφτη
3) σωλήνα χαλκού
4) αλάτι
5) μαύρη ανθεκτική στη θερμότητα βαφή
6) ινών κρυστάλλου mullite
Εξετάστε τα βασικά του συστήματος και τα στάδια της δημιουργίας ενός ηλιακού συγκεντρωτή.
Το κύριο πλεονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος είναι η υψηλότερη παραγωγικότητα: οι ανακλαστήρες υψηλής ποιότητας εστιάζουν την υψηλή πυκνότητα του ηλιακού φωτός σε ένα σημείο, πράγμα που σας επιτρέπει να μετατρέψετε το νερό σε ατμό μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.
Για να αποδείξετε την οπτική ισχύ αυτών των συστημάτων, συνιστούμε να διαβάσετε το παρακάτω υλικό βίντεο:
Όπως φαίνεται στο βίντεο, ένας μικρός ηλιακός συγκεντρωτής μπορεί να καεί το ξύλο, το τήγμα μολύβδου, δηλαδή, η θερμοκρασία που συμβαίνει στο σημείο συγκέντρωσης του ηλιακού φωτός είναι αρκετά υψηλή.
Ωστόσο, το σύστημα αυτό παρουσιάζει ορισμένα μειονεκτήματα που πρέπει να γνωρίζετε πριν αποφασίσετε να δημιουργήσετε ένα τέτοιο σύστημα.
Προκειμένου ο ανακλαστήρας να στρίβεται συνεχώς προς τον ήλιο, είναι απαραίτητο να εγκατασταθούν ειδικά συστήματα εντοπισμού που θα ρυθμίζουν τον ανακλαστήρα σε σχέση με τον ήλιο καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας. Αυτοί οι ιχνηλάτες είναι αρκετά ακριβοί και καταναλώνουν αρκετή ενέργεια.
Η αποτελεσματικότητα του συμπυκνωτή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την καθαριότητα της ανακλαστικής επιφάνειας, επομένως τα κάτοπτρα απαιτούν καθαρισμό.
Εάν αυτές οι αδυναμίες δεν σας τρομάξουν, τότε για να χτίσετε έναν συγκεντρωτή θα χρειαστείτε ένα παραβολικό δορυφορικό πιάτο και δεν είναι ιδιαίτερα σημαντικό εάν είναι άμεση εστίαση ή αντιστάθμιση το μοντέλο. Το κύριο πράγμα είναι η σωστή παραβολή, η οποία θα συγκεντρώνει όλες τις παγιδευμένες ακτίνες σε ένα σημείο. Κατ 'αρχήν, μπορείτε εσείς οι ίδιοι να κάνετε μια εμφάνιση κεραίας από φύλλα χαρτονιού, αλλά η αποτελεσματικότητα ενός τέτοιου συστήματος εξαρτάται πολύ από την ποιότητα της παραβολής.
Μετά τον καθαρισμό της επιφάνειας της κεραίας, ο συγγραφέας προχώρησε στην επικόλληση με μια κάτοψη καθρέφτη. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε μια μεταλλική μεμβράνη με ένα συγκολλητικό στρώμα για να δημιουργήσετε μια επιφάνεια καθρέφτη. Η τοποθέτηση της επιφάνειας με μια τέτοια μεμβράνη είναι αρκετά απλή σύμφωνα με την αρχή της αυτοκόλλητης ταπετσαρίας, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε κομμάτια καθρέφτη για να δημιουργήσετε μια ανακλαστική επιφάνεια στην κεραία.
Δεδομένου ότι το δορυφορικό πιάτο έχει ένα κυρτό σχήμα, δεν είναι απολύτως λογικό να προσπαθήσουμε να κολλήσουμε ένα κομμάτι φιλμ. Επομένως, πριν από την επικόλληση, ο συγγραφέας έκοψε το φιλμ σε λεπτές ταινίες. Χάρη σε αυτή την προσέγγιση, ήταν δυνατό να κολλήσει όλη την επιφάνεια της κεραίας αρκετά ομοιόμορφα και σε ποιότητα.
Αφού η κεραία αποκτήσει μια επιφάνεια καθρέφτη, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί το σημείο εστίασης, θα είναι ο τόπος συγκέντρωσης του αντανακλαζόμενου ηλιακού φωτός από την επιφάνεια της κεραίας. Συνήθως, το σημείο εστίασης στην ηλιακή κεραία βρίσκεται ακριβώς στην περιοχή του μετατροπέα, αλλά αν έχετε χτίσει την παραβολική συσκευή μόνοι σας, τότε είναι πιο εύκολο να προσδιορίσετε το σημείο εστίασης χρησιμοποιώντας την πειραματική μέθοδο. Είναι απαραίτητο να πάρετε ένα κομμάτι κόντρα πλακέ παχύτερο και να το μετακινήσετε σταδιακά μακριά από την πλήμνη έως ότου η ηλιακή κηλίδα σε αυτό μειωθεί, μόλις αυτό είναι ελάχιστο αυτό θα είναι το σημείο εστίασης των ακτίνων του ήλιου. Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι η θερμοκρασία είναι συγκεντρωμένη σε αυτό το μέρος, οπότε πρέπει να είστε προσεκτικοί και να φοράτε προστατευτικό εξοπλισμό: δερμάτινα γάντια, μάσκα συγκόλλησης ή γυαλιά ηλίου.
Στη συνέχεια, πρέπει να κάνετε έναν εναλλάκτη θερμότητας που θα αναφέρει τη θερμοκρασία στο νερό. Για αυτό, ο συγγραφέας χρησιμοποίησε έναν σωλήνα χαλκού. Πήρε το αλάτι σε αυτό και άρχισε να αναβλύζει λίγο περισσότερο το σωλήνα. Το αλάτι στο εσωτερικό του χάλκινου σωλήνα είναι απαραίτητο έτσι ώστε ο σωλήνας να μην ισιώνει κατά τη διάρκεια της περιέλιξης.
Ο συγγραφέας σημειώνει ότι για να χρησιμοποιήσει τη μέγιστη ενέργεια από τον ήλιο, ο εναλλάκτης θερμότητας δεν βλάπτει να χρωματίσει το μαύρο. Δεδομένου ότι ο εναλλάκτης θερμότητας θα παρουσιάσει υψηλές θερμοκρασίες, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε ανθεκτική στη θερμότητα βαφή για ζωγραφική.
Επίσης, για να αυξήσετε την απόδοση, είναι απαραίτητο να μονώσετε την ψύκτρα έτσι ώστε να μην κρυώσει από τον άνεμο.
Παρακάτω υπάρχει ένα διάγραμμα του μονωμένου ψυκτικού συγκροτήματος:
Χρησιμοποιήστε πυρίμαχα υλικά για την απομόνωση της ψύκτρας, καθώς η υψηλή θερμοκρασία θα συγκεντρωθεί σε αυτό το σημείο. Ο συγγραφέας αυτού του συγκεντρωτή χρησιμοποίησε για το σκοπό αυτό μια κρύσταλλο ινών mullite, η οποία χρησιμοποιείται σε φούρνους αερίου και φούρνους μούφας. Το γυαλί πρέπει επίσης να σκληρύνεται έτσι ώστε να μην παραμορφώνεται από τη θερμοκρασία.
Ο ψύκτης ήταν κατασκευασμένος σύμφωνα με την αρχή των ψυγείων με νερό για υπολογιστές. Κατασκευάζεται σύμφωνα με το μέγεθος του σημείου εστίασης του κέντρου.
Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα της σύνδεσης ενός ηλιακού συγκεντρωτή:
Ο συγγραφέας υπενθυμίζει επίσης ότι οι σωλήνες και η δεξαμενή πρέπει επίσης να είναι μονωμένοι ώστε να αυξάνεται η απόδοση.