Bộ thu năng lượng mặt trời làm từ chai nhựa: hướng dẫn từng bước lắp ráp thiết bị năng lượng mặt trời

Khái niệm năng lượng thay thế đối với nhiều chủ sở hữu nhà riêng và nhà tranh mùa hè gắn liền với các tấm pin mặt trời, tua-bin gió hoặc máy bơm nhiệt đắt tiền. Thậm chí không ai nhận ra rằng chỉ trong vài giờ, chỉ với một xu, bạn có thể chế tạo một bộ thu năng lượng mặt trời từ chai nhựa để cung cấp cho mình nước nóng trong suốt mùa ấm áp.

Chúng tôi sẽ cho bạn biết cách tạo ra một hệ thống xử lý nước vệ sinh hiệu quả từ vật liệu phế thải. Trong bài viết của chúng tôi, bạn sẽ tìm thấy mô tả chi tiết về thiết kế và phương pháp của các hệ thống sản xuất, hoạt động của chúng đã được thử nghiệm trong thực tế. Có tính đến các đề xuất của chúng tôi, bạn sẽ lắp ráp một thiết bị gia dụng hữu ích mà không gặp bất kỳ rắc rối nào.

Chi tiết cụ thể của việc sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời

Sự khác biệt chính giữa bộ thu năng lượng mặt trời và các loại máy tạo nhiệt khác nhau hệ mặt trời bao gồm các công việc mang tính chu kỳ. Nói cách khác, khi không có mặt trời thì sẽ không có nhiệt năng.

Rõ ràng, trong bóng tối, hiệu suất của hệ thống nước nóng tự động với bộ thu năng lượng mặt trời giảm xuống bằng 0. Sản lượng nhiệt của bộ thu năng lượng mặt trời được xác định bởi độ dài của giờ ban ngày, phụ thuộc vào vĩ độ và thời gian trong năm.

Bộ thu năng lượng mặt trời tự chế sẽ không chỉ giải quyết vấn đề cung cấp nước nóng cho một ngôi nhà không kết nối với mạng trung tâm mà còn giải quyết vấn đề sưởi ấm

Các đặc điểm khí hậu của khu vực cũng có tác động đáng kể đến mức hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời. Nếu khu vực này có đặc điểm là thường xuyên có sương mù hoặc mặt trời thường bị ẩn sau các đám mây thì hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời sẽ giảm đáng kể.

Tuy nhiên, trong trường hợp này cũng bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm và/hoặc đun nóng nước vẫn hiệu quả nhờ khả năng thu được cả các tia tán xạ.

Đặc điểm thiết kế và nguyên lý hoạt động

Thành phần chính của phiên bản tiêu chuẩn của bộ thu năng lượng mặt trời là bộ phận hấp phụ ở dạng tấm đồng có ống. Tấm nóng lên nhanh chóng dưới tác động của ánh sáng mặt trời, truyền nhiệt cho ống và chất lỏng trong đó. Nhờ lưu thông tự do hoặc cưỡng bức, nhiệt sinh ra sẽ được vận chuyển tiếp tục khắp hệ thống.

Dưới tác động của ánh sáng mặt trời, tấm đồng được nung nóng, từ đó nhiệt được truyền sang chất làm mát đặt trong ống

Để tăng hiệu quả của chất hấp phụ, nó cần được trang bị các tính chất vật lý cần thiết. Trước hết cần tăng khả năng hấp thụ của chất hấp phụ và giảm thiểu sự phản xạ ánh sáng mặt trời. Giải pháp đơn giản nhất là sơn màu đen lên chất hấp phụ.

Để tăng hiệu quả của chất hấp phụ, nó phải được phủ bằng kính trong suốt. Kính thông thường phản chiếu một số tia nắng mặt trời.

Tốt nhất nên sử dụng kính đặc biệt có hàm lượng sắt thấp hoặc sử dụng lớp phủ chống phản chiếu. Để tránh làm ô nhiễm kính, thân của bộ thu năng lượng mặt trời phải được làm kín.

Mặc dù có nhiều cách để cải thiện hoạt động và tăng năng suất của bộ thu năng lượng mặt trời, nhưng do thiết kế không hoàn hảo, chỉ số này vẫn chưa đạt mức lý tưởng. Có tính đến nguyên lý hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời và các phương pháp để tăng hiệu quả của nó, chúng tôi sẽ cố gắng tạo ra một mô hình nguyên thủy và rẻ tiền từ vật liệu phế liệu.

Lắp ráp thiết bị từ vật liệu phế liệu

Ngoài việc rẻ và dễ lắp ráp, tùy chọn làm từ chai nhựa khác với các thiết bị năng lượng mặt trời tiêu chuẩn ở chỗ bộ thu năng lượng mặt trời dạng phẳng không hoạt động tốt vào buổi sáng và buổi tối.

Hình dạng lồi của chai đảm bảo sự xuyên thấu của tia gần như thẳng đứng ngay cả khi hoàng hôn và bình minh, do đó đảm bảo hiệu quả của thiết bị cả vào buổi sáng và buổi tối.

Nhờ hình dạng lồi của chai nhựa, thiết bị dù ở vị trí nằm ngang vẫn có thể thu được tia sáng của mặt trời mọc và lặn

Có một số cách đặc biệt để xây dựng một hệ thống nước nóng hoạt động hoàn hảo từ chai nhựa:

• Bộ thu năng lượng mặt trời đóng vai trò là bể chứa trong đó nước được làm nóng rồi xả ra;
• Bộ thu năng lượng mặt trời được nối với bể chứa để đảm bảo làm nóng nước và tuần hoàn tự nhiên;
• Chai nhựa thu gom hoạt động như một bể chứa nước;
• Chai nhựa đóng vai trò là hộp kín để giữ nhiệt.

Ngoài ra, bộ thu năng lượng mặt trời có thể khác nhau về đặc điểm thiết kế. Trước hết, điều này là do cả phương pháp buộc chặt chai và phương pháp sắp xếp chúng.

Tùy chọn lưu trữ nước nóng

Để tạo ra một bộ thu năng lượng mặt trời, bạn sẽ cần ống polypropylen có đường kính 50 mm, chai nhựa sẽ được nối vào, số lượng chai được xác định bởi đường kính của ống. Đối với mẫu, người ta lấy 15 chai nhựa nên dung tích làm việc của bộ thu năng lượng mặt trời là 30 lít.

Các mối nối chai với ống propylene được phủ keo silicone, chống rò rỉ nước

Để kết nối các chai thành một hệ thống duy nhất, các lỗ phải được khoan trên ống propylene dùng để cấp nước nóng. Giải pháp lý tưởng là sử dụng mũi khoan gỗ 26mm.

Với các kích thước này, mật độ khớp tối đa được đảm bảo và chai được vặn vào lỗ bằng lực dọc theo sợi của nó. Để đảm bảo kết nối bịt kín tối đa, các mối nối có thể được phủ bằng keo silicone, nhưng tốt hơn nên sử dụng keo nóng chảy.

Để đạt được hiệu quả thông mạch, phải tạo các lỗ có đường kính khoảng 2 mm ở phần trên của mỗi chai.

Sau khi kết nối các chai, một khớp nối được cắt vào một bên của đường ống, sau này sẽ được nối với nguồn cấp nước để cấp nước. Mặt khác, bạn nên lắp một vòi để nước nóng sẽ chảy vào bể chứa.

Tuy nhiên, dưới sức nặng của lượng nước đổ đầy, một thiết bị sử dụng trong gia đình như vậy năng lượng mặt trời có thể mất tính toàn vẹn của nó. Vì vậy, nên lắp đặt một hộp. Để làm nó, bạn sẽ cần một tấm ván rộng 150 mm.

Để tăng hiệu quả của bộ thu năng lượng mặt trời, bạn có thể lót nhựa xốp hoặc bọt polystyrene dày 50 mm dưới đáy hộp và dùng giấy bạc bọc lại.

Sau khi lắp đặt bộ thu năng lượng mặt trời tại nơi sử dụng tiếp theo, chai nhựa phải được sơn màu đen để hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả hơn.

Khi sơn màu đen, khả năng hấp thụ của nhựa tăng lên và hiệu quả làm nóng nước tăng lên.

Tốt hơn là sử dụng sơn mờ và sơn bằng cách phun từ bình xịt. Tất cả những gì còn lại là đậy hộp bằng kính, từ đó tăng độ kín và kết nối nó với hệ thống cấp nước lạnh và hệ thống xả nước ấm chuẩn bị sử dụng vào bể chứa.

Từ kinh nghiệm thực tế, người ta biết rằng nhựa không chịu được nhiệt độ cao nên dễ bị biến dạng. Vào những ngày nắng chói, nhiệt độ của nước nóng có thể vượt quá 65 độ, dẫn đến nhựa bị biến dạng.

Về vấn đề này, tốt hơn hết bạn nên từ chối việc niêm phong hộp bằng kính hoặc chỉ sử dụng nó khi thời tiết nhiều mây.

Phương pháp tuần hoàn nước nóng

Hệ thống thu năng lượng mặt trời tương tự như phương án đầu tiên, nhưng có một số khác biệt về thiết kế.

Để tạo bộ sưu tập, bạn sẽ cần các công cụ và vật liệu sau:

• Ống PVC có đường kính 20 mm có góc và chữ T;
• Máy cắt ống lăn;
• Máy cắt vát;
• Sơn lót (chất tẩy rửa);
• Chai nhựa;
• Tetrapacks cho sữa hoặc nước trái cây;
• Dao văn phòng phẩm;
• Các tông;
• Sơn đen mờ chịu nhiệt;
• Bể chứa.

Để lắp đặt, chúng ta sẽ cần một ống PVC có đường kính 20 mm. Phần nằm ngang của ống phải được cắt thành các đoạn để gắn các góc và chữ T bằng hàn nguội.Phần dưới của bộ thu năng lượng mặt trời sẽ trông giống hệt nhau. Kết quả cuối cùng là một hệ thống khép kín, nhưng điều đầu tiên phải làm trước tiên.

Đặc điểm của việc dán ống nhựa PVC

Để có được vết cắt chất lượng cao, tốt hơn là sử dụng máy cắt ốngđược trang bị con lăn. Sau khi cắt, mặt trong của ống phải được vát bằng máy cắt vát đặc biệt.

Sau khi đo độ sâu của các ống chữ T và các góc, bạn cần đánh dấu ở đầu ống được nối và xử lý các đầu ống và phụ kiện bằng sơn lót (chất tẩy rửa).

Nhờ chuyển động trơn tru của bộ phận cắt, máy cắt ống con lăn cho phép bạn tránh được các biến dạng mặt cắt ngang và hình thành các vệt dọc theo mép khi cắt

Bước tiếp theo là bôi và phết keo xung quanh mặt ngoài của ống và mặt trong của khớp nối. Keo phải được bôi bằng cọ và kích thước của nó phải nhỏ hơn đường kính của ống. Tất cả những gì còn lại là lắp ống vào hình chữ T hoặc góc đã chuẩn bị sẵn và xoay một phần tư vòng để keo phân bố đều.

Cần lưu ý rằng công việc dán một góc hoặc điểm phát bóng phải được hoàn thành trong thời gian không quá 30 giây. Sau khi cố định, cần loại bỏ phần keo còn sót lại.

Quy trình sản xuất bộ thu năng lượng mặt trời

Sau khi chuẩn bị ống trên cùng và gắn các ống thẳng đứng vào đó, bạn có thể bắt đầu chuẩn bị chai nhựa. Mô hình thu năng lượng mặt trời được trình bày có 4 ống thẳng đứng dài 105 cm, chiều dài ống này có thể chứa được 5 chai nhựa. Nghĩa là, để lắp ráp bộ sưu tập, bạn sẽ cần 20 chai nhựa giống hệt nhau.

Phần đáy phải được loại bỏ khỏi mỗi chai. Để làm điều này, hãy tạo một mẫu đơn giản từ một miếng bìa cứng dài 30 cm cuộn thành ống.Sử dụng khuôn và dao tiện ích, loại bỏ đáy chai. Sau khi chuẩn bị chai, bạn có thể bắt đầu chế tạo một thiết bị hấp thụ sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời.

Sử dụng mẫu bìa cứng đơn giản cho phép bạn nhanh chóng cắt và lấy chai có cùng kích thước

Chúng tôi sử dụng gói nước trái cây hoặc sữa đã qua sử dụng làm chất hấp thụ. Chúng phải được cắt, rửa kỹ và sấy khô. Để cải thiện khả năng hấp thụ của chúng, hãy sơn màu đen mờ. Cách dễ nhất để làm điều này là sử dụng sơn xịt từ lon.

Việc xâu chuỗi các chai nhựa theo trình tự giúp bạn dễ dàng đặt các gói tetra gấp vào trong đó

Sau khi chuẩn bị chai và gói tetrapack, bạn có thể bắt đầu lắp ráp thiết bị năng lượng mặt trời. Đầu tiên, bạn cần xâu một chai nhựa, có cổ trước, vào một ống thẳng đứng và nhét Tetra Pak vào đó. Theo cách tương tự, tất cả các chai được xâu thành chuỗi trên các ống thẳng đứng, sau đó chúng phải được nối với các ống chữ T và các góc của ống bên dưới, tương tự như ống trên.

Để tạo độ cứng cho bộ thu năng lượng mặt trời được sản xuất, cần phải tạo ra một giá đỡ cho nó.

Một tấm gỗ thông thường mang lại độ cứng cho cấu trúc và giúp dễ dàng di chuyển bộ thu năng lượng mặt trời đến nơi hoạt động

Bạn có thể, như trong trường hợp đầu tiên, đặt bộ thu vào hộp gỗ, nhưng không cần phải cách nhiệt nó nữa. Vì mỗi chai nhựa là một loại bình chứa cách nhiệt nhỏ, nóng lên từ bên trong, truyền nhiệt cho nước lưu thông qua các ống.

Các tính năng của vị trí và kết nối

Để hấp thụ tối đa ánh sáng mặt trời, bộ thu phải được định hướng theo hướng nam. Một góc nghiêng nhỏ 10-15 độ là đủ để bộ thu hoạt động hiệu quả ở hầu hết mọi vị trí của mặt trời.

Phần dưới của ống phải được nối với đáy bể chứa và phần trên - gần với phần trung tâm của nó. Nước lạnh từ thùng chứa polymer sẽ chảy qua ống phía dưới vào bộ thu, tại đây nó sẽ nóng lên và dâng lên qua ống phía trên vào bể.

Như vậy, sẽ có sự lưu thông tự nhiên của nước thông qua hệ thống tự chế. Để đảm bảo cường độ tuần hoàn nước cao, bể phải được đặt ngay phía trên bộ thu năng lượng mặt trời, cách nó ít nhất 0,3 m.

Khi bộ thu năng lượng mặt trời được kết nối chính xác với bể chứa, sự tuần hoàn tự nhiên của nước sẽ được đảm bảo

Cần lưu ý rằng khi nước lạnh từ hệ thống cấp nước đi vào bể sẽ bị trộn lẫn tích cực, làm giảm hiệu quả của bộ thu. Điều này có thể tránh được bằng cách trang bị cho đầu vào bể một bộ giảm dòng chảy rối, đó là một ống bịt kín có nhiều lỗ.

Nước chảy trơn tru qua bộ giảm tốc, cho phép nước lạnh tồn tại ở các lớp thấp hơn, từ đó nó được đưa vào bộ thu năng lượng mặt trời.

Việc sử dụng bộ giảm nhiễu loạn giúp tránh trộn lẫn nước lạnh và nước ấm trong bể chứa

Rõ ràng, bộ thu năng lượng mặt trời chỉ cung cấp nước nóng vào ban ngày khi trời nắng. Vì vậy, điều quan trọng là phải tiết kiệm nước nóng để sử dụng vào ban ngày và buổi tối. Để làm được điều này, cần phải cách nhiệt bể chứa.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video 1. Đây là cách hệ mặt trời đầu tiên từ chai nhựa xuất hiện:

Video 2. Hoạt động của thiết bị làm nóng nước gần như miễn phí:

Bộ thu năng lượng mặt trời làm từ hộp đựng đồ uống bằng nhựa là giải pháp rẻ tiền để sản xuất nước nóng. Tuy nhiên, trong trường hợp thời tiết xấu kéo dài, đặc biệt là vào mùa xuân và mùa thu, nên lắp đặt bộ phận làm nóng trong bể chứa. Trong trường hợp này, bộ thu năng lượng mặt trời sẽ trở thành một phần của hệ thống hoàn chỉnh, cho phép tiết kiệm tiền trong những điều kiện thuận lợi.

Hãy cho chúng tôi biết kinh nghiệm của bạn trong việc xây dựng hệ thống năng lượng mặt trời tự chế từ chai nhựa. Có thể bạn có thông tin và các tùy chọn thiết kế trong kho vũ khí của mình có thể hữu ích cho khách truy cập trang web. Vui lòng viết bình luận theo mẫu khối bên dưới, đặt câu hỏi, chia sẻ hình ảnh và thông tin hữu ích.