مجمع الطاقة الشمسية المصنوع من الزجاجات البلاستيكية: دليل خطوة بخطوة لتجميع جهاز الطاقة الشمسية

يرتبط مفهوم الطاقة البديلة للعديد من أصحاب المنازل الخاصة والبيوت الريفية بألواح شمسية باهظة الثمن أو توربينات الرياح أو المضخات الحرارية. لا أحد يدرك أنه في غضون ساعات قليلة، مقابل أجر ضئيل، يمكنك بناء مجمع للطاقة الشمسية من الزجاجات البلاستيكية لتزويد نفسك بالمياه الساخنة طوال الموسم الدافئ.

سنخبرك بكيفية إنشاء نظام فعال لمعالجة المياه الصحية من مواد النفايات. ستجد في مقالتنا وصفًا تفصيليًا لتصميمات وطرق أنظمة التصنيع التي تم اختبار تشغيلها عمليًا. مع الأخذ في الاعتبار توصياتنا، يمكنك تجميع جهاز منزلي مفيد دون أي متاعب.

خصوصيات استخدام مجمعات الطاقة الشمسية

الفرق الرئيسي بين مجمع الطاقة الشمسية وأنواع مختلفة من توليد الحرارة الأنظمة الشمسية يتكون من العمل الدوري. بمعنى آخر، في غياب الشمس لن تكون هناك طاقة حرارية.

من الواضح، في الظلام، يتم تقليل أداء نظام الماء الساخن المستقل مع مجمع الطاقة الشمسية إلى الصفر. يتم تحديد إنتاج الحرارة بواسطة المجمع الشمسي من خلال طول ساعات النهار، والتي تعتمد على خط العرض والوقت من السنة.

لن يحل جهاز تجميع الطاقة الشمسية محلي الصنع مشكلة توفير الماء الساخن لمنزل غير متصل بالشبكات المركزية فحسب، بل سيحل أيضًا مشاكل التدفئة

كما أن للخصائص المناخية للمنطقة تأثير كبير على مستوى أداء المجمع الشمسي. إذا كانت المنطقة تتميز بالضباب المتكرر أو غالبًا ما تكون الشمس مخفية خلف السحب، فإن أداء المجمع الشمسي ينخفض ​​بشكل كبير.

ومع ذلك، في هذه الحالة أيضا مجمع الطاقة الشمسية للتدفئة و/أو تسخين المياه يظل فعالاً نظرًا لقدرته على التقاط حتى الأشعة المتناثرة.

ميزات التصميم ومبدأ التشغيل

العنصر الرئيسي في الإصدار القياسي من المجمع الشمسي هو جهاز امتصاص على شكل لوحة نحاسية مع أنبوب. تسخن اللوحة بسرعة تحت تأثير ضوء الشمس، وتنقل الحرارة إلى الأنبوب والسائل الموجود فيه. بفضل الدوران الحر أو القسري، يتم نقل الحرارة الناتجة بشكل أكبر في جميع أنحاء النظام.

تحت تأثير ضوء الشمس، يتم تسخين اللوحة النحاسية، والتي يتم نقل الحرارة منها إلى المبرد الموجود في الأنبوب

لزيادة كفاءة الممتز، ينبغي أن يتمتع بالخصائص الفيزيائية اللازمة. بادئ ذي بدء، من الضروري زيادة القدرة الامتصاصية للممتز وتقليل انعكاس ضوء الشمس. الحل الأبسط هو تطبيق الطلاء الأسود على الممتز.

لزيادة كفاءة الممتز، يجب تغطيته بزجاج شفاف. يعكس الزجاج العادي بعضاً من أشعة الشمس.

من الأفضل استخدام زجاج خاص يحتوي على نسبة منخفضة من الحديد أو استخدام طلاء مضاد للانعكاس. لتجنب تلوث الزجاج، يجب أن يكون جسم المجمع الشمسي محكم الغلق.

على الرغم من الطرق العديدة لتحسين التشغيل وزيادة إنتاجية مجمع الطاقة الشمسية، بسبب عيوب التصميم، فإن هذا المؤشر بعيد عن المثالية. مع الأخذ بعين الاعتبار مبدأ تشغيل المجمع الشمسي وطرق زيادة كفاءته، سنحاول إنشاء نموذج بدائي وغير مكلف من المواد المرتجلة.

تجميع الوحدة من المواد الخردة

بالإضافة إلى كونها رخيصة وسهلة التجميع، فإن الخيار المصنوع من الزجاجات البلاستيكية يختلف عن أجهزة الطاقة الشمسية القياسية في أن مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة لا تعمل بشكل جيد في ساعات الصباح والمساء.

يضمن الشكل المحدب للزجاجات اختراقًا عموديًا تقريبًا للأشعة حتى أثناء غروب الشمس والفجر، مما يضمن كفاءة الجهاز في الصباح وفي المساء.

بفضل الشكل المحدب للزجاجات البلاستيكية، يستطيع الجهاز، حتى في الوضع الأفقي، التقاط أشعة الشمس المشرقة والغروب

هناك عدة طرق مميزة لبناء نظام ماء ساخن يعمل بشكل مثالي من الزجاجات البلاستيكية:

• يلعب المجمع الشمسي دور الخزان الذي يتم فيه تسخين المياه ثم تصريفها؛
• يتم توصيل المجمع الشمسي بخزان لضمان تسخين المياه ودورانها الطبيعي.
• تعمل الزجاجات البلاستيكية كخزان للمياه؛
• تعمل الزجاجات البلاستيكية كحاويات محكمة الغلق للاحتفاظ بالحرارة.

أيضا، قد تختلف مجمعات الطاقة الشمسية في ميزات التصميم الخاصة بها. بادئ ذي بدء، يرجع ذلك إلى طريقة تثبيت الزجاجات وطرق موقعها.

الخيار مع تخزين الماء الساخن

لصنع مجمع للطاقة الشمسية سوف تحتاج أنابيب البولي بروبلين بقطر 50 ملم، سيتم توصيل الزجاجات البلاستيكية بها، ويتم تحديد عددها حسب قطر الأنبوب. بالنسبة للقالب، تم أخذ 15 زجاجة بلاستيكية، وبالتالي فإن القدرة على تجميع الطاقة الشمسية كانت 30 لترا.

يتم تغليف الوصلات التي تربط الزجاجات بأنبوب البروبيلين بمادة مانعة للتسرب من السيليكون، مما يمنع تسرب الماء

لتوصيل الزجاجات بنظام واحد، يجب حفر ثقوب في أنبوب البروبيلين المخصص لتوفير الماء الساخن. كان الحل المثالي هو استخدام مثقاب الخشب مقاس 26 مم.

مع هذه الأبعاد، يتم ضمان أقصى كثافة للمفاصل، ويتم تثبيت الزجاجة في الفتحة بقوة على طول خيطها. لضمان أقصى قدر من إحكام الوصلة، يمكن تغطية الوصلات بمادة مانعة للتسرب من السيليكون، ولكن من الأفضل استخدام المادة اللاصقة المذوبة بالحرارة.

لتحقيق تأثير الأوعية المتصلة، يجب عمل ثقوب يبلغ قطرها حوالي 2 مم في الجزء العلوي من كل زجاجة.

بعد توصيل الزجاجات، يتم قطع التركيب في جانب واحد من الأنبوب، والذي سيتم توصيله لاحقًا بإمدادات المياه لإمدادات المياه. على الجانب الآخر، يجب عليك تركيب صنبور يتم من خلاله تصريف الماء الساخن إلى خزان التخزين.

ومع ذلك، تحت وطأة الماء المملوء، مثل هذا الجهاز للاستخدام المنزلي طاقة شمسية قد تفقد سلامتها. ولذلك فمن المستحسن تثبيت مربع. لتصنيعها، ستحتاج إلى لوح بعرض 150 مم.

لزيادة كفاءة المجمع الشمسي، يمكنك وضع البلاستيك الرغوي أو رغوة البوليسترين بسمك 50 مم في الجزء السفلي من الصندوق وتغطيته بورق الألمنيوم.

بعد تركيب المجمع الشمسي في مكان استخدامه الإضافي، يجب طلاء الزجاجات البلاستيكية باللون الأسود لامتصاص أشعة الشمس بشكل أكثر فعالية.

عند طلاءه باللون الأسود، تزداد قدرة امتصاص البلاستيك وتزداد كفاءة تسخين الماء.

من الأفضل استخدام الطلاء غير اللامع وتطبيقه عن طريق الرش من علبة الهباء الجوي. كل ما تبقى هو تغطية الصندوق بالزجاج، وبالتالي زيادة إحكامه وتوصيله بنظام إمداد الماء البارد ونظام تصريف الماء الدافئ المجهز للاستخدام في خزان التخزين.

ومن المعروف من التجربة العملية أن البلاستيك لا يتحمل درجات الحرارة المرتفعة مما يؤدي إلى تشوهه. في الأيام المشمسة الساطعة، يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الماء الساخن 65 درجة، الأمر الذي سيؤدي إلى تشوه البلاستيك.

في هذا الصدد، من الأفضل رفض الختم الإضافي للصندوق بالزجاج على الإطلاق أو استخدامه حصريًا في الطقس الغائم.

الطريقة مع تداول الماء الساخن

يشبه نظام تجميع الطاقة الشمسية الخيار الأول، ولكن به عدد من الاختلافات في التصميم.

لإنشاء جامع، ستحتاج إلى الأدوات والمواد التالية:

• الأنابيب البلاستيكية بقطر 20 مم مع الزوايا والمحملات؛
• قطع الأنابيب الأسطوانة.
• قواطع الشطب
• التمهيدي (عامل التنظيف) ؛
• زجاجات بلاستيكية؛
• عبوات رباعية للحليب أو العصير؛
• سكين القرطاسية
• ورق مقوى؛
• طلاء أسود غير لامع مقاوم للحرارة؛
• خزان.

للتثبيت سنحتاج إلى أنبوب PVC بقطر 20 مم. يجب قطع الجزء الأفقي من الأنبوب إلى أقسام يتم فيها ربط الزوايا والمحملات باللحام البارد.سيبدو الجزء السفلي من المجمع الشمسي متماثلًا تمامًا. والنتيجة النهائية هي نظام مغلق، ولكن أول الأشياء أولا.

ملامح لصق الأنابيب البلاستيكية

للحصول على قطع عالي الجودة، من الأفضل استخدامه قاطع الأنابيبمجهزة بكرات. بعد القطع، يجب شطب الجزء الداخلي للأنبوب باستخدام قواطع شطب خاصة.

بعد قياس عمق المحملات والزوايا، تحتاج إلى وضع علامة على نهاية الأنبوب المتصل ومعالجة أطراف الأنابيب والتجهيزات باستخدام مادة أولية (عامل تنظيف).

بفضل الحركة السلسة لجزء القطع، تتيح لك قاطعة الأنابيب الأسطوانية تجنب تشوهات المقطع العرضي وتكوين نتوءات على طول الحافة عند القطع

والخطوة التالية هي تطبيق ونشر الغراء حول الجزء الخارجي من الأنبوب وداخل التركيب. يجب وضع الغراء بفرشاة، ويجب أن يكون حجمه أصغر من قطر الأنابيب. كل ما تبقى هو إدخال الأنبوب في نقطة الإنطلاق أو الزاوية المُجهزة وتحويله ربع دورة لتوزيع الغراء بالتساوي.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن عمل لصق زاوية واحدة أو نقطة الإنطلاق يجب أن يكتمل في مدة لا تزيد عن 30 ثانية. بعد التثبيت، من الضروري إزالة أي مادة لاصقة متبقية.

الإجراء لتصنيع جهاز تجميع الطاقة الشمسية

بعد تجهيز الأنبوب العلوي وربط الأنابيب العمودية به، يمكنك البدء بتحضير الزجاجات البلاستيكية. يحتوي نموذج المجمع الشمسي المعروض على 4 أنابيب عمودية بطول 105 سم، ويمكن لهذا الطول أن يستوعب 5 زجاجات بلاستيكية. وهذا هو، لتجميع المجمع، ستحتاج إلى 20 زجاجة بلاستيكية متطابقة.

يجب إزالة الجزء السفلي من كل زجاجة. للقيام بذلك، اصنع قالبًا بسيطًا من قطعة من الورق المقوى بطول 30 سم ملفوفة في أنبوب.باستخدام قالب وسكين فائدة، قم بإزالة الجزء السفلي من الزجاجات. بعد تحضير الزجاجات، يمكنك البدء في صنع ماص يمتص الطاقة الشمسية.

يتيح لك استخدام قالب بسيط من الورق المقوى قطع الزجاجات بنفس الحجم والحصول عليها بسرعة

نستخدم عبوات العصير أو الحليب المستعملة كممتص. يجب قطعها وغسلها وتجفيفها جيدًا. لتحسين قدرتها على الامتصاص، قم بتطبيق طلاء أسود غير لامع. أسهل طريقة للقيام بذلك هي استخدام رذاذ الطلاء من العلبة.

التوتير المتسلسل للزجاجات البلاستيكية يجعل من السهل وضع عبوات تيترا المطوية فيها

بعد إعداد الزجاجات وtetrapacks، يمكنك البدء في تجميع جهاز الطاقة الشمسية. أولاً، تحتاج إلى ربط زجاجة بلاستيكية، الرقبة أولاً، على أنبوب عمودي وإدخال Tetra Pak فيها. بطريقة مماثلة، يتم تعليق جميع الزجاجات على أنابيب عمودية، والتي يجب بعد ذلك توصيلها بالمحملات وزوايا الأنبوب السفلي، على غرار الأنبوب العلوي.

لإعطاء صلابة لمجمع الطاقة الشمسية المصنعة، من الضروري تقديم الدعم له.

توفر اللوحة الخشبية العادية صلابة للهيكل وتسهل نقل المجمع الشمسي إلى مكان تشغيله

يمكنك، كما في الحالة الأولى، وضع المجمع في صندوق خشبي، ولكن لم تعد هناك حاجة لعزله. نظرًا لأن كل زجاجة من الزجاجات البلاستيكية عبارة عن خزان صغير معزول، والذي، عند تسخينه من الداخل، ينقل الحرارة إلى الماء المتداول عبر الأنابيب.

ميزات التنسيب والاتصال

للحصول على أقصى قدر ممكن من امتصاص ضوء الشمس، يجب توجيه المجمع في اتجاه الجنوب. إن زاوية الميل الصغيرة التي تتراوح بين 10 و 15 درجة كافية لكي يعمل المجمع بفعالية في أي موضع من الشمس تقريبًا.

يجب توصيل الجزء السفلي من الأنبوب بأسفل الخزان، والجزء العلوي - تقريبًا بالجزء المركزي. سوف يتدفق الماء البارد من حاوية البوليمر عبر الأنبوب السفلي إلى المجمع، حيث يسخن ويرتفع عبر الأنبوب العلوي إلى الخزان.

وبالتالي، سيكون هناك تداول طبيعي للمياه من خلال النظام محلي الصنع. لضمان كثافة عالية لتدوير المياه، يجب وضع الخزان فوق المجمع الشمسي مباشرة على مسافة لا تقل عن 0.3 متر منه.

عندما يتم توصيل المجمع الشمسي بشكل صحيح بخزان التخزين، يتم ضمان الدورة الطبيعية للمياه

وينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه عندما يدخل الماء البارد إلى الخزان من نظام إمدادات المياه، فإنه يتم خلطه بنشاط، مما يقلل من كفاءة المجمع. يمكن تجنب ذلك عن طريق تجهيز مدخل الخزان بمخفض مضطرب، وهو عبارة عن أنبوب متصل بفتحات متعددة.

يتدفق الماء بسلاسة عبر المخفض، مما يسمح للماء البارد بالبقاء في الطبقات السفلية، حيث يتم نقله إلى المجمع الشمسي.

يساعد استخدام المخفض المضطرب على تجنب خلط الماء البارد والدافئ في خزان التخزين

من الواضح أن المجمع الشمسي يوفر تسخين المياه فقط خلال النهار في الطقس المشمس. لذلك، من المهم توفير الماء الساخن لاستخدامه خلال النهار والمساء. للقيام بذلك، من الضروري عزل خزان التخزين.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

الفيديو 1. هكذا ظهرت أول أنظمة الطاقة الشمسية من الزجاجات البلاستيكية:

فيديو 2. جهاز تسخين المياه شبه مجاني أثناء العمل:

يعد المجمع الشمسي المصنوع من حاويات المشروبات البلاستيكية حلاً رخيصًا لإنتاج الماء الساخن. ومع ذلك، في حالة سوء الأحوال الجوية لفترات طويلة، خاصة في فصلي الربيع والخريف، فمن المستحسن تركيب عنصر تسخين في خزان التخزين. في هذه الحالة، سيصبح المجمع الشمسي جزءًا من نظام كامل، مما يسمح، في ظل ظروف مواتية، بتوفير المال.

أخبرنا عن تجربتك في بناء نظام شمسي محلي الصنع من الزجاجات البلاستيكية. من الممكن أن يكون لديك معلومات وخيارات تصميم في ترسانتك قد تكون مفيدة لزوار الموقع. يرجى كتابة التعليقات في نموذج المجموعة أدناه، وطرح الأسئلة، ومشاركة الصور والمعلومات المفيدة.